Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine ideal con recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 5. 500 kPa, la sección de recalentamiento a 1500 kPa, y el condensador a 25 kPa. La calidad del vapor húmedo a у la salida de ambas turbinas es de 97 por ciento. Determine la temperatura a la entrada de cada turbina y la eficiencia térmica del ciclo
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
Usando las tablas A-4, A-5, A-6 h1=hf −10 kpa =191.81 kJ/kg v 1=v f −10 kpa =¿ 0.001010 m3 /kg w p−en=v 1 (p 2− p1) 1 kJ 3 = (0.001010 m /kg ¿ (700-10) kpa ( 1 kpa∗m 3 ¿ =7.06 kJ/kg h2=h1+ w p−en =191.81+7.06=198.87 kJ /kg
P4 =800 kpa
h4 =h f + x 4 hfg =720.87+ ( 0.93 ) ( 2047.5 )=2625 kJ /kg
x 4=0.93
s 4 =s f + x 4 s fg =2.0457+ ( 0.93 ) ( 4.6160 ) =6.338
P3=7000 kpa s 3=s 4
h3=3085.5kJ /kg T 3 =373.3℃
kJ kg∗K
P6=10 kpa
h6 =hf + x 6 h fg =191.81+ ( 0.93 )( 2392.1 ) =2416. 4 kJ /kg
x 6=0.90
s 6=s f + x 6 s fg =0.6492+ ( 0.93 ) ( 7.4996 )=7.693
P5=8 00 kpa
kJ kg∗K
h5=3302kJ /kg T 5 =416.2 ℃
s 5=s6
q en=( h3−h2 ) + ( h5−h 4 ) =3085.5−198.7+3302−2625=3563.6 kJ /kg q sal =h6−h1=2416.4−191.81=22 2 4.6 kJ /kg y nef =1−
q sal 2224.6 =1− =0.375=37.6 qen 3563.6
Explicación:
Ejercicios
Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine ideal con
recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 7
.
000 kPa, la sección de recalentamiento a 800
kPa, y el condensador a 10 kPa. La calidad del vapor húmedo a la salida de ambas turbinas es de
93 por
ciento. Determine la temperatura a la entrada de cada turbina y la eficiencia térmica del
ciclo.
Usando las tablas A-4, A-5, A-6
h
1
=
h
f
−
10
kpa
=191.81 kJ/kg
v
1
=
v
f
−
10
kpa
=
¿
0.001010
m
3
/
kg
w
p
−
en
=
v
1
(
p
2
−
p
1
)
= (0.001010
m
3
/
kg
¿
(700-10) kpa (
1
kJ
1
kpa
∗
m
3
¿
=7.06 kJ/kg
h
2
=
h
1
+
w
p
−
en
=
191.81
+
7.06
=
198.87
kJ
/
kg
P
4
=
800
kpa
h
4
=
h
f
+
x
4
h
fg
=
720.87
+
(
0.93
)
(
2047.5
)
=
2625
kJ
/
kg
x
4
=
0.93
s
4
=
s
f
+
x
4
s
fg
=
2.0457
+
(
0.93
)
(
4.6160
)
=
6.338
kJ
kg
∗
K
P
3
=
7000
kpa
h
3
=
3085.5
kJ
/
kg
s
3
=
s
4
T
3
=
373.3
°C
P
6
=
10
kpa
h
6
=
h
f
+
x
6
h
fg
=
191.81
+
(
0.93
)
(
2392.1
)
=
2416.
4
kJ
/
kg
x
6
=
0.90
s
6
=
s
f
+
x
6
s
fg
=
0.6492
+
(
0.93
)
(
7.4996
)
=
7.693
kJ
kg
∗
K
P
5
=
8
00
kpa
h
5
=
3302
kJ
/
kg
s
5
=
s
6
T
5
=
416.2
°C
q
en
=
(
h
3
−
h
2
)
+
(
h
5
−
h
4
)
=
3085.5
−
198.7
+
3302
−
262
5
=
3563.6
kJ
/
kg
q
sal
=
h
6
−
h
1
=
2416.4
−
191.81
=
22
2
4.6
kJ
/
kg
y
n
ef
=
1
−
q
sal
q
en
=
1
−
2224.6
3563.6
=
0.375
=
37.6
En la caldera de una máquina de Carnot de flujo estacionario entra agua como líquido satura do a
250 psia y sale con una calidad de 0.95. Él vapor sale de la turbina una presión de 40 psia.
Muestre el ciclo en un diagrama
T-s
respecto de las líneas de saturación y de termine.
a
) La eficiencia térmica
b
) la calidad al final del pro ce so de rechazo de calor isotérmico
c
) la salida neta de trabajo.
a)
T
H
=
T
sat
−
250
psi
=
401
°F
=
861
R
T
L
=
T
sat
−
40
psi
=
267.2
°F
=
727.2
R
y
n
ef
,
C
=
1
−
T
L
T
H
=
1
−
727.2
R
861
R
=
0.1553
=
15.5
b)
Tomando en cuenta que
s
4
=
s
1
=
s
f
−
250
psi
=
0.56784
Btu
lbm
∗
R