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• Milton Celis Flores

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PROBLEMAS SOBRE EL CICLO RANKINE DE VAPOR

TRABAJO EXTRA OPCIONAL OBJETIVO:

SUMAR PUNTOS AL OBTENIDO EN LA EVALUACIÓN T2

GRUPOS:

LOS MISMOS DEL EXÁMEN T2

PUNTOS:

CADA PROBLEMA BIEN RESUELTO VALE 1 PUNTO MAS SOBRE EL OBTENIDO. (MINIMO 1 PTO Y MAXIMO 4 PUNTOS).

PRESENTACIÓN:

TIENE QUE SER EXCELENTE

REQUERIMIENTO:

USO DE ESQUEMAS, GRAFICOS, UNIDADES Y ECUACIONES CONCEPTUALES

SUSTENTO:

EL DOCENTE ELEGIRÁ ALEATORIAMENTE A UN INTEGRANTE DEL GRUPO PARA EXPLICAR LA RESOLUCIÓN.

PROBLEMA 1.- Se tiene un ciclo Rankine en el cual la caldera produce 10 kg/s de vapor a 10 MPa y 600 ° C, el vapor se expande en la turbina de alta presión hasta 600 kPa y regresa a la caldera a recalentarse hasta la temperatura máxima, posteriormente se expande hasta 10 kPa presión a la cual opera el condensador. Se sabe que la Turbina de Alta Presión (TAP) tiene una eficiencia de 95% y la Turbina de Baja Presión (TBP) 85%, la bomba tiene una eficiencia de 75% Determine: a) Diagrama T-s b) Potencias y calores c) Eficiencia del ciclo

PROBLEMA 2.- La caldera del ciclo mostrado produce vapor a 20 bar y 640 °C, este se

expande en la turbina hasta 8 bar, presión a la cual el vapor se recalienta hasta 600ºC. En esas condiciones entra a la turbina de baja presión donde se expande hasta 4 bar; en ese punto se hace una extracción hacia un calentador abierto, el resto de la masa se sigue expandiendo hasta la presión mínima del ciclo que es de 0.3 bar. Sabiendo que la eficiencia de la turbina es 90% y de las bombas es de 75% y que la bomba 2 consume una potencia de 57.5 kW. Determine: a) b) c) d) e) f) g) h)

Diagrama T-s del ciclo. Flujo másico de vapor que debe producir la caldera Potencia producida por la turbina Calor suministrado en la caldera Calor rechazado en el condensador Eficiencia del ciclo Potencia neta del ciclo Potencia consumida por las bombas

PROBLEMA 3.- En un ciclo Rankine la caldera produce 11000 lbm/h de vapor. La presión del ciclo es 350 psia y la temperatura máxima es 1150 ºF. La turbina tiene dos extracciones, una al 40 % de la presión máxima y otra al 20% de la presión trabajando isentrópicamente en las dos primeras etapas, mientras que en la última etapa la eficiencia es 85%. La bomba 1 es adiabática reversible. La eficiencia de la bomba 2 es 88%. La presión mínima del ciclo es 1,5 psia. Determine: a) Potencia real de bombeo. b) Potencia neta real del ciclo. c) Flujo de calor en el condensador. d) Flujo de calor en la caldera. e) Eficiencia del ciclo. f) Diagrama t-s

PROBLEMA 4.- Considere un ciclo que combina el ciclo de recalentamiento y regenerativo, la potencia neta de la turbina es de 40000 hp. El vapor entra en la etapa de alta presión a 300 psia y 700 ºF; después de expansionarse a 80 psia y 500 ºF algo de vapor va a un calentador cerrado, el resto se recalienta hasta 650 ºF para luego introducirlo en la segunda etapa en donde se extrae vapor a 40 psia hacia un calentador cerrado y en una segunda expansión a 1 psia y humedad del 4% se envía al condensador. El condensado extraído del calentador cerrado de la primera etapa es enviado a la caldera y en el calentador cerrado de la segunda etapa es enviado al condensador, existe una bomba después del condensador con eficiencia del 85%. Determine: a) Diagrama T-s b) Calcule el flujo masico en cada tramo de tuberías c) Cuanta potencia se necesita para mover cada una de las bombas. d) Eficiencia del ciclo.