180409 GIE TEC ENER Ejercicios de ciclos combinados PDF

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. GIE. TEC ENER. Curso 17-18. Ejercicios y problemas ciclos combinados. TEORÍA

1. a) b) c) d)

Normalmente el título de vapor a la salida de una turbina de vapor es alto (más de 0.85), Porque así se evita que los álabes de la turbina no sufran por la existencia de gotas de agua Sí ya que así se extrae más energía Sí porque se oxida menos las tuberías Todas las anteriores.

2. a) b) c) d)

Existen varias formas de mejorar el rendimiento del ciclo de Rankine Aumentando la presión en la parte de calentamiento (caldera) Disminuyendo la temperatura del vapor de agua Aumentando la presión en el condensador Todas las anteriores.

3. a) b) c) d)

Por lo general, Un ciclo Brayton usa aire mientras que un ciclo Rankine el fluido de trabajo es agua Ambos ciclos, Brayton y Rankine, usan agua como fluido de trabajo Ambos ciclos, Brayton y Rankine, usan aire como fluido de trabajo Un ciclo Brayton usa agua mientras que un ciclo Rankine el fluido de trabajo es aire.

4. a) b) c) d)

¿Por qué el ciclo de Carnot no es modelo realista para las plantas de potencias de vapor? Porque en la práctica no existen procesos reversibles Porque si existiera serían máquinas o muy lentas o muy grandes Porque tienen un rendimiento pequeño en comparación con otros ciclos Todas las anteriores.

5. a) b) c) d)

Por lo general, en condiciones normales de operación y para centrales convencionales y normales, El rendimiento del ciclo de vapor > ciclo combinado > ciclo turbina de gas. El rendimiento del ciclo combinado > ciclo de turbina de vapor > ciclo turbina de gas El rendimiento del ciclo de turbina de gas > ciclo de turbina de vapor > ciclo combinado El rendimiento del ciclo de turbina de gas > ciclo combinado > ciclo turbina de vapor

. GIE. TEC ENER. Curso 17-18. Ejercicios y problemas ciclos combinados. TEORÍA Explique el ciclo binario indicando algún ejemplo.

1. a) b) c) d) e) f)

2. a) b) c) d) e) f)

Sea un ciclo de Rankine ideal con condiciones fijas a la entrada de la turbina. ¿Cuál es el efecto de reducir la presión en el condensador? (Subraye lo que considere correcto en cada frase) El trabajo consumido por la bomba: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual La cesión de calor en el condensador: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual El rendimiento del ciclo: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual La adicción de calor en la caldera: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual El trabajo cedido por la turbina: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual El contenido de humedad a la salida de la turbina: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual

Sea un ciclo de Rankine ideal con temperatura a la entrada de la turbina y presión del condensador fijas. ¿Cuál es el efecto de aumentar la presión de la caldera? (Subraye lo que considere correcto en cada frase) El trabajo consumido por la bomba: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual La adicción de calor en la caldera: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual El trabajo cedido por la turbina: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual La cesión de calor en el condensador: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual El rendimiento del ciclo: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual El contenido de humedad a la salida de la turbina: 1) aumenta, 2)disminuye, 3) permanece igual

. GIE. TEC ENER. Curso 17-18. Ejercicios y problemas ciclos combinados.

TEORÍA En el esquema de la figura se representa una central térmica de producción eléctrica. Indique y razone su respuesta si la central es una central de vapor, de gas, un ciclo combinado o cogeneración y qué tipo de combustible usa (nuclear, gas, sólido combustible, termosolar o geotermia). De todos los sistemas, equipos o instalaciones que se acompaña en una lista, indique qué número le corresponde. Se añade ejemplo. Nota: No todos los números están identificados (sobran números). Alternador de turbina de vapor

Turbina de vapor

Evacuación de electricidad

Intercambiador de calor agua-aire

6

Alternador turbina de gas

Torre de refrigeración

Turbina de gas

Alimentación combustible

Transformador eléctrico

Condensador

. GIE. TEC ENER. Curso 17-18. Ejercicios y problemas ciclos combinados. EJERCICIOS DE DISPOSITIVOS. Todos se resuelven haciendo balance de energía como vimos en clase y hay en las transparencias. SON EJERCICIOS DE VARIAS PROCEDENCIAS (GABRIEL ENTRE OTROS).

. GIE. TEC ENER. Curso 17-18. Ejercicios y problemas ciclos combinados. PROBLEMA Sea un ciclo combinado gas-vapor. El ciclo superior es un ciclo Brayton que tiene una relación de presión de 9 entrando el aire al compresor a 38ºC y en la turbina a 1350K. El ciclo inferior es un ciclo Rankine sin regeneración ni calentamiento que opera entre las presiones de 6,4MPa manométricos y 50kPa absolutos. El vapor, a500ºC, se genera en un intercambiador con un rendimiento del 90% con los gases de escape de la turbina de gas. Los rendimientos del compresor, turbina de gas, turbina de vapor y bomba son 0.80, 1.00, 0.85 y 1.00 respectivamente. Determinar: 1. 2.

3. 4.

Dibujar el diagrama T-S de la manera más ajustada a la realidad posible, Determinar, en todos los puntos característicos de los dos ciclos incluyendo los puntos ideales o teóricos, la T, P, h y s. Se recomienda la realización de un cuadro donde se puede ir rellenando a medida que se avanza en el ejercicio, La relación de flujos másicos aire/vapor, El rendimiento térmico total del ciclo combinado.

Considerar que el fluido en la turbina de gas es solo aire cuyas propiedades principales son: PM=28.8gr/mol, Cp= 1000 J/kg·K, K ó ϒ=1.4 y R = 29.27 kgf·m/kg·K – 0.082 atm·l/mol·K – 287 J/kg·K

PROBLEMA Un inventor sostiene que ha desarrollado una máquina térmica que recibe calor desde un foco térmico a 500 K y transfiere el calor sobrante a un foco térmico a 300 K con un rendimiento del 50% ¿Es razonable? Justifique su respuesta (ejercicio rápido, sencillo y conceptual)

. GIE. TEC ENER. Curso 17-18. Ejercicios y problemas ciclos combinados. PROBLEMA El ciclo de turbina de gas de un ciclo combinado tiene una relación de presiones de 6, una temperatura de entrada al compresor de 22º C y una temperatura de entrada a la turbina de 927º C. Los rendimientos internos del compresor y de la turbina son 0,82 y 1 respectivamente. El ciclo inferior es un ciclo Rankine simple en el que las condiciones de entrada a la turbina son 50 bares y 500º C, mientras que la presión del condensador es de 50 kPa. Los rendimientos adiabáticos de la turbina y de la bomba son ambos del 100%. Los gases de escape salen del generador de vapor a 440 K. Determinar: 1. 2.

3. 4.

Dibujar el diagrama T-S de la manera más ajustada a la realidad posible, Determinar, en todos los puntos característicos de los dos ciclos incluyendo los puntos ideales o teóricos, la T, P, h y s. Se recomienda la realización de un cuadro donde se puede ir rellenando a medida que se avanza en el ejercicio, La relación de flujos másicos aire/vapor, El rendimiento térmico total del ciclo combinado.

Considerar que el fluido en la turbina de gas es solo aire cuyas propiedades principales son: PM=28.8gr/mol, Cp= 1000 J/kg·K, K ó ϒ=1.4 y R = 29.27 kgf·m/kg·K – 0.082 atm·l/mol·K – 287 J/kg·K

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