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• Matías Ilabaca Solís

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Ayudant´ıa 1 ILM212 - Termodin´amica II Departamento de Ingenier´ıa Mec´anica Universidad T´ecnica Federico Santa Mar´ıa Profesor: Carlos Rosales Ayudante: Esteban Briones Santiago, Chile Lunes 03 de Septiembre de 2012

Problema 1 Una central termoel´ectrica opera en un ciclo Rankine ideal de recalentamiento y regenerativo, y tiene una salida de potencia neta de 80 M W . El vapor entra a la turbina de alta presi´on a 10 M P a y 550 y sale a 0.8 M P a. Algo de vapor se extrae de esta presi´on para calentar el agua de alimentaci´on en un calentador cerrado. El resto del vapor se recalienta hasta 500 y se expande en la turbina de baja presi´on hasta la presi´on del condensador, la cual es 10 kP a. El agua de alimentaci´on sale del calentador a la temperatura de condensaci´on del vapor extra´ıdo. El condensado en el calentador sale como l´ıquido saturado y se bombea a la l´ınea que transporta el agua de alimentaci´on. Determinar: a) el flujo m´asico de vapor a trav´es de la caldera, y b) la eficiencia t´ermica del ciclo.

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Figura 1: Ciclo Rankine ideal con recalentamiento y regeneraci´on considerado en el Problema 1.

Problema 2 Una central t´ermica opera en un ciclo Rankine ideal con recalentamiento y regeneraci´on. Consta de un recalentador y dos calentadores abiertos de agua de alimentaci´on. El vapor entra a la turbina de alta presi´on a 10.34 M P a y 593 , y sale de la turbina de baja presi´on a 6.9 kP a. Se extrae vapor de la turbina a 1724 kP a y 276 kP a. El recalentamiento se efect´ ua a una presi´on de 965 kP a, hasta 538 .

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Ayudant´ıa 1 ILM212 - Termodin´ amica II

El agua sale de ambos calentadores de agua como l´ıquido saturado. El calor se transfiere al vapor en la caldera a raz´on de 422 M W . Determinar: a) el flujo m´asico de vapor a trav´es de la caldera, b) la potencia neta producida por la central, y c) la eficiencia t´ermica del ciclo.

Figura 2: Ciclo Rankine ideal con recalentamiento y regeneraci´on considerado en el Problema 2.

Problema 3 Una planta textil requiere 4 kg/s de vapor a 2 M P a, que se extraen de la turbina de una planta de cogeneraci´on. El vapor entra en la turbina a 8 M P a y 500 a una tasa de 11 kg/s y sale a 20 kP a. El vapor extra´ıdo sale del calentador del proceso como l´ıquido saturado y se mezcla con el agua de alimentaci´ on a presi´on constante. La mezcla se bombea a la presi´on de la caldera. La eficiencia isentr´opica de la turbina y las bombas es 88%. Determinar: a) la tasa de suministro de calor al proceso, b) la salida de potencia neta, y c) la eficiencia t´ermica global de la planta.

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Figura 3: Esquema de la planta de cogeneraci´on considerada en el Problema 3.

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