TAREA PARA ENTREGAR, EXPONER Y DEFENDER

GRUPO 3M1-MECANICA. SEMESTRE 2, NOVIEMBRE 2017

1.-Una planta termoeléctrica de vapor de agua queopera en el ciclo Rankine ideal

regenerativo con tres calentadoresde agua de enfriamiento, como se muestra en la
figura, mantiene la caldera a 6.000 kPa, el condensador a 7.5 kPa, el recalentador a
800 kPa, el calentador cerrado de agua de alimentaciónde alta presión a 3.000 kPa,
el calentador cerrado de agua de alimentación de baja presión a 1 800 kPa, y el
calentador abierto de agua de alimentación a 100 kPa. La temperaturaa la entrada
de ambas turbinas es 500 °C. Determinelas siguientes cantidades para este sistema
por unidad de flujomásico a través de la caldera:
a) El flujo necesario para dar servicio al calentador cerrado
de agua de alimentación de alta presión.
b) El flujo necesario para dar servicio al calentador cerradode agua de
alimentación de baja presión.
c) El flujo necesario para dar servicio al calentador abiertode agua de
alimentación.
d) El flujo a través del condensador.
e) El trabajo producido por la turbina de alta presión.
f ) El trabajo producido por la turbina de baja presión.
g) El calor suministrado en la caldera y el recalentador.
h) El calor rechazado en el condensador.
i) La eficiencia térmica.
2.-Para el ciclo Rankine mostrado en la figura, la turbina de alta presión
recibe 100 𝐾𝑔⁄𝑠 De vapor de agua de la caldera. Los estados de salida de
los calentadores de agua de enfriamiento y el estado de vapor condensado
son los que normalmente se toman como ideales. Las siguientes tablas dan
los datos de saturación para las presiones y datos para las entalpias y
entropías en los estados seleccionados. Se solicita:
1. Elaborar el diagrama T vs. S para el ciclo ideal.
2. Calcular la producción neta de potencia del ciclo en MW.
3. Si el agua de enfriamiento está limitada a una elevación de
temperatura de 10℃, calcular el flujo necesario de agua de
enfriamiento para el ciclo ideal.
4. Calcular la eficiencia del ciclo.
3.-Una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el un ciclo de
Rankine regenerativo con calentadores de agua de enfriamiento., como se
muestra la figura, mantiene la caldera a 8000 KPa, el condensador a 10KPA, el
recalentador a 300KPa, el calentador cerrado de agua de alimentación de alta
presión a 6000 KPa, el calentador cerrado de agua de alimentación de baja
presión a 3500 KPa, y el calentador abierto de agua de alimentación a 100KPa. La
temperatura a la entrada de ambas turbinas es 400℃. Calcular las siguientes
cantidades para este sistema por unidad de fluo masico a traves de la caldera.
4.-Considere un ciclo Rankine ideal regenerativo de vapor con dos calentadores de
agua de alimentación, uno cerrado y otro abierto. El vapor entra a la turbina a 12.5
MPa y 550°C y escapa hacia el condensador a 10kPa. El vapor se extrae de la
turbina a 0.8 MPa para el calentador cerrado y a 0.3 MPa para el abierto. El agua
de alimentación se calienta hasta la temperatura de condensación del vapor
extraído en el calentador cerrado. El vapor extraído sale de este calentador como
líquido saturado que es estrangulado antes de ser conducido al calentador abierto.
Muestre el ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y
determine a) el flujo másico del vapor a través de la caldera para una salida de
potencia neta de 250 MW y b) la eficiencia térmica del ciclo.

5.-Una planta de potencia de vapor de agua opera en un ciclo Rankine con un

calentador cerrado de agua de alimentación y una cámara de mezcla, como se
muestra en la figura. El flujo másico total de 24.0 Kg/s de vapor de agua entran a
la turbina de alta presión a 12.0 MPa y 540ºC, de la turbina de alta presión sale el
vapor a 6.0 MPa para ser recalentado en la caldera y luego ser enviado a la
turbina de baja presión a 540ºC. Se hace una extracción de la turbina de baja
presión hacia el calentador cerrado de agua de alimentación a 1.0 MPa para que
la bomba le eleve la presión a 12.0 MPA y el resto del vapor va hacia el
condensador a 20.0KPa para que la bomba #1 le eleve la presión a 12.0MPa. Los
flujo al entrar a la cámara de mezcla lo hacen en condiciones de equilibrio
térmico. Suponga que la eficiencia isoentrópica de las dos turbinas y las dos
bombas son iguales al 88%. El agua entra a las bombas como liquido saturado.
Elabore el diagrama Temperatura-entropía del ciclo y calcule la potencia de las
bombas en KW; los calores QH y QL en KW; la potencia neta del ciclo; la eficiencia
del ciclo.

6.-Una central eléctrica de vapor opera en un ciclo Rankine ideal de

recalentamiento regenerativo y tiene una salida de potencia neta de 80 MW. El
vapor entra a la turbina de alta presión a 10 MPa y 550°C, y sale a 0.8 MPa. Algo
de vapor se extrae a esta presión para calentar el agua de alimentación en un
calentador abierto. El resto del vapor se recalienta hasta500°C y se expande en la
turbina de baja presión hasta la presión del condensador de 10 kPa. Muestre el
ciclo en un diagrama
T-s respecto de las líneas de saturación y determine a)el flujo másico del vapor a
través de la caldera y b) la eficiencia térmica del ciclo.
Repita el problema ANTERIOR pero remplace el calentador de agua de
alimentación abierto por uno cerrado. Suponga que el agua de alimentación sale
del calentador a la temperatura de condensación del vapor extraído y que éste sale
del calentador como líquido saturado y se bombea a la línea que transporta el agua
de alimentación.

7.-Se genera vapor de agua en la caldera de una planta de cogeneración a 10 MPa y

450 °C a un flujo estacionario de 5 kg/s. En operación normal, el vapor se expande
en una turbina a una presión de 0.5 MPa, y luego se conduce al calentador de
proceso, donde suministra el calor de proceso. El vapor sale del calentador de
proceso como líquido saturado y se bombea a la presión de la caldera. En este
modo operativo, no pasa vapor por el condensador, que opera a 20 kPa.
a) Determine la potencia producida y la tasa de suministro de calor de proceso en
este modo operativo.
b) Determine la potencia producida y la tasa de suministro de calor de proceso si
sólo 60 por ciento del vapor se conduce al calentador de proceso y el resto se
expande a la presión del condensador.
8.-En la figura se muestra un ciclo Rankine de vapor de agua modificado para
recalentamiento, con un calentador cerrado de agua de alimentación y uno
abierto. La turbina de alta presión recibe 100Kg/s de vapor de la caldera. Los
estados de salida de los calentadores de agua de alimentación u el estado de
vapor condensado son los estados ideales que normalmente se suponen. Las
siguientes tablas de datos dan los datos de situación para las presiones y datos
para la entalpia y entropía en estados seleccionados. .
1. Trace el diagrama T vs. S para el ciclo.
2. Calcula la producción neta de potencia del ciclo en MW.
3. Si hay disponible agua de enfriamiento a 25℃, cuál es el flujo mínimo
necesario del agua de enfriamiento para el ciclo ideal, en Kg/s.
4. Calcule la eficiencia del ciclo.
9.-Considere una central eléctrica de cogeneración que se modifica con
recalentamiento y que produce 3 MW de potencia y suministra 7 MW de calor
de proceso. El vapor entra a la turbina de alta presión a 8 MPa y 500°C, y se
expande hasta una presión de 1 MPa. A esta presión, una parte del vapor se
extrae de la turbina y se envía al calentador de proceso, mientras que el resto se
recalienta hasta 500°C y se expande en la turbina de baja presión hasta la
presión del condensador, que es de 15 kPa. El vapor condensado en el
condensador se bombea hasta 1 MPa y se mezcla con el vapor extraído que sale
del calentador del proceso como líquido comprimido a120°C. Después la
mezcla se bombea hasta la presión de la caldera. Suponiendo que la turbina es
isentrópica, muestre el ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de
saturación; ignore el trabajo de la bomba y determine a) la tasa de entrada de
calor en la caldera y b) la fracción de vapor extraído para el calentamiento del
proceso.

EXAMEN: SÁNCHEZ NICARAGUA HELTON JAVIER

10.-Considere una central eléctrica de cogeneración modificada con

regeneración. El vapor entra a la turbina a 6 MPa y 450°C a una tasa de 20
kg/s y se expande a una presión de0.4 MPa. A esta presión, 60 por ciento
del vapor se extrae de la turbina y el resto se expande a una presión de 10
kPa. Parte del vapor extraído se usa para calentar agua de alimentación en
un calentador abierto de agua de alimentación, mientras el resto del vapor
extraído se usa para calentamiento de proceso y sale del calentador de
proceso como líquido saturado a 0.4MPa. Este líquido saturado,
subsecuentemente, se mezcla con el agua de alimentación que sale del
calentador de agua de alimentación, y la mezcla se bombea a la presión de
la caldera. El vapor en el condensador es enfriado y condensado por medio
del agua de enfriamiento tomada de un río cercano, la cual entra al
condensador adiabático a una tasa de 463 kg/s.

Calcular:
1. La salida de potencia total de la turbina.
2. La elevación de la temperatura del agua de enfriamiento del río en el
condensador.
3. El flujo másico del vapor a través del calentador del proceso
4. La tasa de calor suministrado por el calentador del proceso, por unidad
de masa, del vapor que pasa a través de él.
5. La tasa de calor transferido al vapor en la caldera.