Question

SE EXPANDE VAPOR DE AGUA DE UNA MANERA ESTACIONARIA EN UNA TURBINA A RAZÓN DE 25000Kg/h. ENTRANDO A 6MPa Y 450°C Y SALIENDO A 20KPa COMO VAPOR SATURADO, SI LA POTENCIA GENERADA POR LA TURBINA ES DE 4MW, DETERMINE LA TASA DE GENERACIÓN DE PROPIAMENTE PARA ESTE PROCESO, SUPONGA QUE EL MEDIO AMBIENTE ESTA A 25°C

Answer 1

La generación de entropia para el sistema de Turbina es de Sgen = 10.96 kJ/kgK ≈ 11kW/K

Explicación paso a paso:

Datos del enunciado:

P1 = 6MPa

T1 = 450°C

m = 25000 kg/h

P2 = 20 KPa (vapor saturado)

Pot = 4MW

Tamb = 25°C

Sgen = ?

Buscamos en tabla de propiedades termodinámica del agua inciso Vapor sobrecalentado (entrada a la turbina)

P,T

s = 6.7219 kJ/kgK

h = 3302.9 kJ/kg

Inciso mezcla Vapor saturado (Salida de la turbina)

P

s = 7.9073 kJ / kg K

h = 2608.9 kJ/ kg

Calculamos el Calor usando la primera Ley de la termodinámica  

Ee - Es = ΔE  =0

mh1 = Q + W + mh2

-Q = W + mh2 - mh1

Convertimos kg/h ⇒ kg/s

25000 kg/h * (1h / 3600s) = 6.94 kg/s

-Q = 4000kJ/s + 6.94 kg/s (2608.9 kJ/ kg - 3302.9 kJ/kg)

Q = 816.36 kW

Ahora usando la Segunda Ley de la Termodinámica

ms1 - ms2 - Qs/Tamb + Sgen = ΔE  =0

Sgen = m (s2 - s1) + Qs/T

Sgen = 6.94kg/s ( 7.9073 kJ / kg K - 6.7219 kJ/kgK ) + 816.36 kW / 298 K

Sgen = 10.96 kJ/kgK ≈ 11kW/K