2. Problemas - los mejores PDF

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PROBLEMA:*Ciclo*de*Rankine.* ! El!fluido!de!trabajo!de!un!ciclo!Rankine!ideal!es!vapor!de!agua.!A!la!turbina!entra!vapor! saturado!a!8!MPa!y!del!condensador!sale!líquido!saturado!a!presión!de!0,008!MPa.!La! potencia!neta!obtenida!es!100!MW.!Turbina!y!bomba!tienen!un!rendimiento!isentrópico! del! 85! %.! Determínese! para! el! ciclo:! (a)! esquema! de! la! instalación! y! diagrama! termodinámico! indicando! los! estados,! (b)! el! rendimiento! térmico,! (c)! la! relación! de! trabajos,!(d)!el!flujo!másico!de!vapor!en!kg/h,!(e)!el!flujo!de!calor!absorbido,!𝑄" ,!por!el! fluido!de!trabajo!a!su!paso!por!la!caldera,!en!MW,!(f)!el!flujo!de!calor!cedido,!𝑄# ,!por!el! fluido!de!trabajo!en!el!condensador,!en!MW,!(g)!el!flujo!másico!de!agua!de!refrigeración! en!el!condensador,!en!kg/h,!si!el!agua!entra!en!el!condensador!a!15!oC!y!sale!a!35!oC.! ! PROBLEMA:*Ciclo*de*Rankine*con*recalentamiento*intermedio.* ! En!un!ciclo!Rankine!con!sobrecalentamiento!y!recalentamiento!se!utiliza!vapor!de!agua! como!fluido!de!trabajo.!El!vapor!entra!en!la!primera!etapa!de!la!turbina!a!8!MPa,!480!oC! y!se!expande!hasta!0,7!MPa.!Éste!se!recalienta!entonces!hasta!440!oC!antes!de!entrar!en! la!segunda!etapa!de!la!turbina,!donde!se!expande!hasta!la!presión!del!condensador!de! 0,008!MPa.!Tanto!la!turbina!de!alta!presión!como!la!turbina!de!baja!presión!tienen!un! rendimiento!termodinámico!del!85!%.!La!potencia!neta!obtenida!es!100!MW.!Determine! (a)! esquema! y! diagrama! del! mismo,! (b)! el! rendimiento! térmico! del! ciclo,! (c)! el! flujo! másico!de!vapor,!en!kg/h,!(d)!el!flujo!de!calor,!𝑄# ,!cedido!por!el!condensador,!en!MW.! ! PROBLEMA:*Ciclo*regenerativo*con*un*calentador*abierto*de*agua*de*alimentación.* * Consideremos!un!ciclo!de!potencia!regenerativo!con!un!calentador!abierto!del!agua!de! alimentación.!El!vapor!de!agua!entra!en!la!turbina!a!8!MPa,!480! oC!y!se!expande!hasta! 0,7!MPa!donde!parte!de!este!vapor!es!extraído!y!enviado!al!calentador!abierto!del!agua! de!alimentación!que!opera!a!0,7!MPa.!El!resto!de!vapor!se!expande!en!la!segunda!etapa! de!la!turbina!hasta!la!presión!del!condensador!de!0,008!MPa.!La!salida!del!calentador!es! líquido!saturado!a!0,7!MPa.!El!rendimiento!isentrópico!de!cada!etapa!de!la!turbina!es! del!85!%!y!cada!bomba!opera!isentrópicamente.!Si!la!potencia!neta!del!ciclo!es!100!MW,! determínese!(a)!el!rendimiento!térmico!y!(b)!el!flujo!de!masa!de!vapor!que!entra!en!la! primera!etapa!de!la!turbina.!

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PROBLEMA:*Ciclo*con*recalentamiento*y*regeneración*con*dos*calentadores.* ! Considérese! un! ciclo! de! potencia! regenerativo! con! recalentamiento! que! tiene! dos! calentadores!de!agua!de!alimentación,!uno!cerrado!y!otro!abierto.!El!vapor!entra!en!la! primera!turbina!a!8,0!MPa,!480! oC!y!se!expande!hasta!0,7!MPa.!El!vapor!es!recalentado! hasta!440!oC!antes!de!entrar!en!la!segunda!turbina,!donde!se!expande!hasta!la!presión! del!condensador!que!es!de!0,008!MPa.!Se!extrae!vapor!de!la!primera!turbina!a!2!MPa! para!alimentar!el!calentador!cerrado!del!agua!de!alimentación.!El!agua!de!alimentación! deja! el! calentador! cerrado! a! 205! oC! y! 8,0! MPa,! y! el! condensado! sale! como! líquido! saturado!a!2!MPa.!El!condensado!se!lleva!a!través!de!una!válvula!al!calentador!abierto.! Se!extrae!vapor!de!la!segunda!turbina!a!0,3!MPa!para!alimentar!el!calentador!abierto! del!agua! de!alimentación,!que! opera!a! 0,3!MPa.! La!corriente! que!sale! del!calentador! abierto!es!líquido!saturado!a!0,3!MPa.!La!potencia!neta!obtenida!en!el!ciclo!es!de!100! MW.!No!existe!transferencia!de!calor!entre!los!componentes!y!el!entorno.!Si!el!fluido!de! trabajo!no!experimenta!irreversibilidades!a!su!paso!por!turbinas,!bombas,!generador!de! vapor,!calentador!y!condensador,! determínese!(a)!el! rendimiento!térmico,! (b)!el!flujo! másico!de!vapor!que!entra!en!la!primera!etapa!de!la!turbina,!en!kg/h.! !

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Termotecnia 2014-2015. 2º curso del grado de Ingeniería en Tecnologías Industriales Universidad de Málaga. ETS Ingenieros Industriales.

EJERCICIODECICLOSEXAMEN13FEBRERO2015  El esquema muestra una planta termosolar que produce 6MW de electricidad mediante un cic Rankine. El campo de captadores de concentración genera vapor de agua húmedo (1) a 280 ºC título de vapor 0.8, que se introduce en un separador. El vapor saturado (2) que se introduce e una turbina de alta presión HP donde lo expande hasta 165 ºC (3) y con un título de vapor de 0,82 El líquido saturado (8) se expansiona bruscamente hasta 165 ºC en una cámara de expansió flash. Parte de vapor que sale de turbina de alta presión en (3) se deriva hacia el precalentado cerrado (y). La parte no derivada se usa para alimentar la turbina de baja presión LP, que expand el vapor hasta 50ºC (4) y título de vapor 0,78. Finalmente se condensa el fluido hasta líquid saturado (5), y se aumenta su presión hasta la del campo de captadores, antes de introducirlo e el precalentador (6). Asume que la cantidad de vapor derivada en (y) hacia el precalentador e tal que a la salida del precalentador (12) se obtiene líquido saturado. El generador eléctrico G tiene una eficiencia de 0.98. La bomba es isentrópica. Se pide 1) Calcular el estado termodinámico de los puntos (P,T,h,s,x) y dibujar diagrama TS aproximado (3, puntos) 2) Calcular la fracción de caudal (y) que hay que derivar a la salida de la turbina HP (3,5 puntos) 3) Calcular el rendimiento global de la planta (2 puntos) 4) Calcular el rendimiento isentrópico de las turbinas (1 punto)

2

3 LP

HP

1

y

8

4

5

9 7 12

6

11 10

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