Problema Resuelto- Ciclo Rankine Simple y con Sobrecalentamiento

32,688 views
32,307 views

Published on

Published in: Education

Problema Resuelto- Ciclo Rankine Simple y con Sobrecalentamiento

  1. 1. PROBLEMA RESUELTOFuente: Termodinámica, Yunus A. Cengel
  2. 2. PROBLEMA RESUELTOENUNCIADOUn ciclo Rankine opera entre los límites de presión de 2500 psia en la caldera y 1psia en el condensador. La temperatura a la entrada de la turbina es 800ºF. Laeficiencia isentrópica de la turbina es de 90%, las pérdidas en la bomba sondespreciables y el ciclo está diseñado para producir 1000 kW de potencia. Calcule elflujo másico a través de la caldera, la potencia que produce la turbina, la tasa desuministro de calor en la caldera y la eficiencia térmica.SOLUCIÓNSuposiciones:1. Flujo másico constante.2. Dispositivos de flujo estable y estado estable, en los que las variaciones de cinética y potencial, son despreciables.
  3. 3. En este enunciado nos suministran lossiguientes datos: DIAGRAMA T-vs-s En el problemas nos solicitan: • El flujo másico • La potencia producida por la turbina (real) • La tasa de calor que se suministra en la caldera • La eficiencia térmica del ciclo
  4. 4. • Cálculo del Flujo másico.Sabemos que:Donde:Esto nos muestra que para obtener el flujo másico será necesario buscar las entalpíasen los puntos 1, 2, 3 y4. Prosigamos a realizar los cálculos…De las tablas de propiedades termodinámicas del agua en el sistema inglés:
  5. 5. • Cálculo del Flujo másico.Calculamos la entalpía en el estado 2, mediante el uso de la dos posibles ecuacionesque nos brindan el trabajo de realizado por la bomba. Buscamos la entalpía y la entropía en el estado 3, en la tabla de propiedades del agua en estado de vapor sobrecalentado , a partir de los datos suministrados sobre la presión y temperatura en este estado.
  6. 6. • Cálculo del Flujo másico.
  7. 7. • Cálculo del Flujo másico.Conocemos el valor de la eficiencia isentrópica de la turbina, cuyo valor nos indicacuanto trabajo real se puede esperar de la turbina conociendo la cantidad de trabajoque idealmente esta realiza: De forma simplificada (por la asunción de flujo másicoconstante)…
  8. 8. • Cálculo del Flujo másico.Recopilamos en una tabla los datos y valores obtenidos que nos servirán para lograrnuestros objetivos: Estado 1 2 3 4 Presión (psia) 1 2500 2500 1 Entalpía 69,72 77,18 1302 839,1 (Btu/lbm) Ahora, con estos valores de entalpías, obtenemos los calores por unidad de masa, que entran y salen del ciclo y por consiguiente, el trabajo neto.
  9. 9. • Cálculo del Flujo másico.Por último, para obtener el flujo másico volvemos a la ecuación planteada al inicio deesta parte, y así: • Cálculo de la potencia producida por la turbina.
  10. 10. • Cálculo de la tasa de calor que se suministra en la caldera. • Cálculo de la eficiencia térmica del ciclo. PD. En esta parte es equivalente utilizar la potencia neta entre la tasa de calor que suministra la caldera y se obtiene el mismo resultado.

×