Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CICLOS DE POTENCIA DE VAPOR
geo tér mi ca ex traí da. De ter mi ne tam bién la efi cien cia tér mi ca
en ca da ca so y su pon ga que 10 por cien to de la po ten cia produ
ci da se uti li za pa ra ac cio nar las bom bas y otros equi pos
au xi lia res.
10-137 Un hor no ali men ta do con gas na tu ral en una plan ta
tex til se em plea pa ra pro por cio nar va por a 130 °C. En mo mentos
de al ta de man da el hor no su mi nis tra ca lor al va por a una
ta sa de 30 MJ/s. La plan ta tam bién con su me has ta 6 MW de
po ten cia eléc tri ca que se com pra a una em pre sa eléc tri ca lo cal.
La ad mi nis tra ción de la plan ta tie ne pla nes pa ra con ver tir la
plan ta de pro ce so exis ten te en una cen tral de co ge ne ra ción
pa ra cu brir sus ne ce si da des tan to de ca lor de pro ce so co mo de
elec tri ci dad. Co mo ejer ci cio pro pon ga al gu nos di se ños. Consi
de re di se ños ba sa dos en una tur bi na de gas o en una tur bi na
de va por. De ci da pri me ro si un sis te ma ba sa do en al gu na de
es tas dos tur bi nas ser vi rá me jor al ob je ti vo, con si de ran do el
cos to y la com ple ji dad. Des pués pro pon ga su di se ño pa ra la
cen tral de co ge ne ra ción com ple ta con pre sio nes y tem pe ra turas,
así co mo con re la cio nes de flu jo másico. De mues tre que
el di se ño pro pues to cu bre los re que ri mien tos de po ten cia y de
ca lor de pro ce so de la cen tral.
10-138 Di se ñe el con den sa dor de una cen tral eléc tri ca de
va por que tie ne una efi cien cia tér mi ca de 40 por cien to y
ge ne ra 10 MW de po ten cia eléc tri ca ne ta. El va por en tra al
con den sa dor co mo va por sa tu ra do a 10 kPa y es con den sa do
en el ex te rior de unos tu bos ho ri zon ta les a tra vés de los cuales
flu ye agua de en fria mien to pro ve nien te de un río cer ca no.
El au men to de tem pe ra tu ra del agua de en fria mien to se li mi ta
a 8 °C y la ve lo ci dad del agua de en fria mien to en las tu berías
se li mi ta a 6 m/s pa ra con ser var la caí da de pre sión en un
ni vel acep ta ble. A par tir de una ex pe rien cia pre via, el flu jo de
ca lor pro me dio ba sa do so bre la su per fi cie ex ter na de la tu bería
pue de con si de rar se en 12 000 W/m 2 . Es pe ci fi que el diáme
tro de la tu be ría, su lon gi tud to tal y el arre glo de los tu bos
pa ra mi ni mi zar el vo lu men del con den sa dor.
10-139 La tecnología para la generación de potencia mediante
el uso de energía geotérmica está bien establecida, y numerosas
centrales geotérmicas actualmente están generando electricidad
de forma económica a nivel mundial. Las centrales geotérmicas
binarias utilizan un fluido secundario volátil co mo el iso bu ta no,
el n-pen ta no y el R-114 en un cir cui to ce rra do. Con si de re una
cen tral geo tér mi ca bi na ria con R-114 co mo flui do de tra ba jo
que flu ye a una ta sa de 600 kg/s. El R-114 se eva po ra en una
cal de ra a 115 °C por me dio del flui do geo tér mi co que en tra a
165 °C, y se con den sa a 30 °C afue ra de la tu be ría por me dio
de agua de en fria mien to que in gre sa a los tu bos a 18 °C. Con
ba se en una ex pe rien cia pre via, el flu jo de ca lor pro me dio
ba sa do so bre la su per fi cie ex ter na de los tu bos pue de con side
rar se co mo 4 600 W/m 2 . La en tal pía de va po ri za ción del
R-114 a 30 °C es h fg 121.5 kJ/kg.
Es pe ci fi que a) la lon gi tud, diá me tro y nú me ro de los tu bos
y su arre glo den tro del con den sa dor pa ra mi ni mi zar el vo lumen
to tal del con den sa dor; b) el flu jo má si co del agua de
en fria mien to y c) la ta sa de flu jo del agua com ple men ta ria
ne ce sa ria si se usa una to rre de en fria mien to pa ra re cha zar el
ca lor re si dual del agua de en fria mien to. La ve lo ci dad lí qui da
de be per ma ne cer ba jo los 6 m/s y la lon gi tud de los tu bos se
li mi ta a 8 m.
10-140 Gases de chimenea que salen de plantas de generación
e léctrica están aproximadamente a 150 °C. Haga un
diseño básico Rankine que use agua, refrigerante 134a o
amoniaco como fluido de trabajo y que produce la cantidad
máxima de trabajo de esta fuente de energía mientras rechaza
calor al aire ambiente a 40 °C. Usted debe usar una turbina
cuya eficiencia es de 92 por ciento, y cuya calidad de salida
no puede ser menor de 85 por ciento.
10-141 Co mu ní que se con la em pre sa que le pro por cio na el
ser vi cio eléc tri co y ob ten ga in for ma ción acer ca de los as pec tos
ter mo di ná mi cos de la cen tral que la em pre sa ha ya cons trui do
más re cien te men te. Si se tra ta de una cen tral con ven cio nal
in ves ti gue por qué se pre fi rió así en lu gar de una cen tral de
ci clo com bi na do al ta men te efi cien te.
10-142 Los con den sa do res de va por en fria dos con agua se
usan de ma ne ra co mún en las cen tra les eléc tri cas de va por.
Ob ten ga in for ma ción acer ca de los con den sa do res de va por
en fria dos con agua me dian te la rea li za ción de una bús que da
en la bi blio gra fía so bre el te ma y tam bién po nién do se en contac
to con al gu nos fa bri can tes de con den sa do res. En un re por te,
des cri ba los di ver sos ti pos, la for ma en que se di se ñan, las
li mi ta cio nes de ca da ti po y los cri te rios de se lec ción.