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• Cristian AP

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TAREA 4 INSTRUCCIONES: En el siguiente esquema se muestra un diagrama de flujo de un Ciclo Regenerativo Rankine (que se estudiará posteriormente). Veamos el diagrama de flujo y podremos notar que están representadas las unidades de proceso y los flujos que llegan y salen de cada unidad. (El flujo del vapor que ingresa a la turbina es de 1 kg/hr.)

En la tabla que se presenta a continuación se representan las condiciones termodinámicas en cada punto del proceso. Usted deberá en primer lugar usando sus tablas o aplicativos termodinámicos hallar las entalpías en cada punto de flujo.

Punto 1 2 3 4 5 6 7

Ubicación Salida del condensador y Entrada a la bomba 1 Salida de la bomba 1 y entrada al pre calentador abierto Salida del pre calentador y Entrada a la bomba 2 Salida de la bomba 2 y Entrada a la caldera Salida de la caldera y Entrada a la turbina Extracción de vapor en La turbina Salida de la turbina y Entrada al condensador

Condiciones 10 kPa

Entalpía

1.2 MPa, 46.10 °C 1.2 MPa 15 MPa, 191.52 °C 15 MPa, 600 °C 1.2 MPa, 218.3 °C 10 kPa, x = 0.804

Estado Líquido saturado Líquido comprimido Líquido saturado Líquido comprimido Vapor sobrecalentado Vapor sobrecalentado Mezcla

PREGUNTA 1.- Hallar la cantidad de vapor de extracción que se debe tomar de la turbina para llevar vapor al calentador abierto (sistema abierto) PREGUNTA 2.- El Trabajo de entrada de la bomba 1 y la bomba 2 (sistemas abiertos) PREGUNTA 3.- El trabajo total de la turbina (sistema abierto) PREGUNTA 4.- El calor aportado por la caldera (sistema abierto) PREGUNTA 5.- Hacer un balance global en el ciclo Regenerativo Rankine (sistema cerrado)

Ing. Roger Luna Verde [email protected]

SOLUCIÓN: Se sugiere hacer esquemas para cada unidad de proceso y representar sus respectivos balances de masa y energía para tener la suficiente claridad. Antes de responder a las preguntas debemos hallar las entalpías en cada punto del diagrama de flujo.

PREGUNTA N° 1: Se toma la unidad de calentador abierto y se hacen los respectivos balances:

haciendo el análisis de la corriente de vapor vemos que:

=

=1

por lo tanto =1 − . Reemplazando en el balance combinado de materia y energía tenemos: 1

ℎ

−

194.07

+

2861.6 = 0.2266

Ing. Roger Luna Verde [email protected]

=1 /ℎ

ℎ

798.5

.

PREGUNTA 2: Para hallar los trabajos de entrada en las bombas utilizamos los balances en ellos:

Sabemos que al analizar las corrientes. (1 − 0.2266) = ℎ Con la ecuación de balance de masa y energía hallamos el trabajo en la bomba 1 =

=

= (1 − 0.2266)

[194.07 − 191.81] ℎ Análogamente para la bomba 2 sabiendo que m5 = 1kg/hr.

= 1.75

ℎ

.

[ 820.77 − 798.5] = 22.27 ℎ ℎ PREGUNTA 3: El trabajo total de la turbina se halla según: =1

Reemplazando valores se tiene que: [(0.2266

2861.6) + (0.7734 2115.0)]

ℎ

−1

. = 1299.12

ℎ

3583.3

=

ℎ

PREGUNTA 4: El calor aportado por la caldera se calcula fácilmente como sigue:

Ing. Roger Luna Verde [email protected]

.

El calor aportado por el caldero será una diferencia entre la energía que sale menos la que entra. [ 3583.3 − 820.77] = 2762.53 ℎ . ℎ PREGUNTA 5: Un balance global del Ciclo Regenerativo Rankine se fundamenta en: Sumatoria de corrientes de energía que ingresan = Sumatoria de corrientes que salen =1

REFERENCIAS: Material extraído de: https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2009/02/tema1-ciclo-de-vapor.pdf

Ing. Roger Luna Verde [email protected]