Guía 07 Ciclos de Potencia de Vapor - FIUNI

Universidad Nacional de Itapúa
Facultad de Ingeniería
Carrera de Ingeniería Electromecánica
Cátedra de Termodinámica.
GUÍA DE PROBLEMAS PROPUESTOS Nº 7

TEMA: Ciclos de potencia de vapor
RESUELVE.
1) En una pequeña planta de potencia la caldera produce 90.000 kg/h de vapor a 3 MPa y 600°C. Su
condensador admite la entrada de un flujo de agua de refrigeración a 12°C y su retorno a 15°C mientras
que el agua es condensada en el condensador sale a 45°C. Para estas condiciones determine:
a) la potencia desarrollada por la turbina en kW
b) la potencia consumida por la bomba, en kW
c) la relación de trabajo entre ambos equipos.
d) el flujo de agua de refrigeración requerido por el condensador, en kg/ h
2) En una turbina de una central térmica de vapor básica entra vapor a 100kgf/cm2 y 580ºC y se expande
adiabáticamente hasta 0,06kgf/cm2. El rendimiento isentrópico de la turbina es de 85%. A la salida del
condensador hay líquido saturado a 0,06kgf/cm2 y el rendimiento isentrópico de la bomba es de 82%.
Determine:
a) el título del real vapor a la salida de la turbina, y
b) el rendimiento del ciclo.
3) Una pequeña planta de potencia produce vapor en la caldera a 30kgf/cm2 y 600ºC. El condensador se
mantiene operando a 45ºC por la transferencia de calor de 8.600.000kcal/h. El vapor se expande hasta
una presión de 5kgf/cm2 en la primera etapa y entonces es recalentado a 530°C, siguiendo su expansión
en la etapa de baja presión de la turbina. Determine:
a) la potencia total de salida de la turbina, en [kW] y
b) la transferencia de calor en la caldera [kcal/h].
4) Considere un ciclo de recalentamiento ideal, donde el vapor entra a la turbina a la etapa de alta presión
a 30kgf/cm2, 400°C, y se expande a 8kgf/cm2. Entonces es recalentado a 400°C y continúa su expansión
a 0,10kgf/cm2 en etapa de baja presión de la turbina. Determine:
a) la eficiencia térmica, y
b) el título del vapor que abandona la etapa de baja presión de la turbina.
5) Un ciclo Rankine simple usa agua como fluido de trabajo. La caldera opera a 60bar y el condensador a
50kPa. A la entrada de la turbina, la temperatura es 450°C. La eficiencia isentrópica de la turbina es
94%, las pérdidas de presión y de bomba son despreciables, y el agua que sale del condensador está
subenfriada en 6,3°C. La caldera está diseñada para un flujo másico de 20kg/s. Determine:
a) la tasa de adición de calor en la caldera, en [kcal/h],
b) la potencia necesaria para operar las bombas, en [Kw],
c) la potencia neta producida por el ciclo, en [kW] y
d) la eficiencia térmica.
6) Considere un ciclo de recalentamiento ideal donde el vapor de agua ingresa a la etapa de alta presión
de la turbina a 3,0 MPa, 400°C, y lueg se expande a 0,8 MPa. Después se recalienta a 400°C y se expande
hasta 10 kPa en la etapa de baja preson de la turbina. Determine
a) El rendimiento térmico del cicloy
b) El contenido de La humedad del vapor que abandona la etapa de baja presión de la turnbina
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Termodinámica Ciclos de potencia de vapor
7) Un ciclo ideal de recalentamiento Rankine con agua como fluido de trabajo, produce una potencia neta
de 5 000kW. La entrada de la turbina de alta presión opera a 80bar y 450 °C; la entrada de la turbina
de baja presión a 5bar y 500 °C, y el condensador a 10 kPa.
Determine:
a) el flujo másico de vapor generado por la caldera en [kg/h]a y
b) la eficiencia térmica del ciclo.
8) Un ciclo Rankine ideal con recalentamiento con agua como el fluido de trabajo funciona con una presión
en la caldera de 150bar, el recalentador a 20bar y el condensador a 100kPa. La temperatura es de 450°C
a la entrada de las turbinas de alta y baja presión. El flujo másico a través del ciclo es de 13.800lbm/h.
Determine:
a) la potencia usada por las bombas en [HP],
b) la potencia producida por el ciclo, en [kW]
c) la tasa de transferencia de calor en el recalentador, en [kcal/h] y
d) la eficiencia térmica de este sistema
RESPUESTAS
1) a) WT= 32.700kW b)WP= 75,5kW c) 0,23% d) m=15,7 x106 kg/h

2) a) x2s=0,81 b) ηT=0,362
3) a) W=6.487kW b) Q=14.165.950 kcal/h
4) a) ηT=0,353 b) x= 0,924
5) a) Q= 5,13×10+7kcal/h b) Wp= 122 kW; c) W=18.050kW; d) ηT=0,303
6) a) x6=0,923 b) ηT=0,326
7) a) m= 11.880kg/h b) ηT=0,395
8) a) Wp=36,2HP b) W= 2.000kW c)Q=9,8 x10+5kcal/h d) ηT=0,340
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1) a) WT= 32.700kW b)WP= 75,5kW c) 0,23% d) m=15,7 x106 kg/h

8) a) Wp=36,2HP b) W= 2.000kW c)Q=9,8 x10+5kcal/h d) ηT=0,340

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