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• Stefanny Teffy M Caballero

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TERMODINÁMICA

ACTIVIDAD CALIFICADA – T3 TAREA I.

DATOS INFORMATIVOS: Título Tipo de participación Plazo de entrega Medio de presentación Calificación

II.

: Entropía y los ciclos de potencia de gas y vapor : Individual : Décima semana de clase (Semana 10) : Aula virtual / menú principal / T3 : 0 a 20 – 15% del promedio final

EVIDENCIA DE APRENDIZAJE: El estudiante argumenta sobre la aplicación del gas ideal, ciclo Otto, ciclo Diessel y Rankine, teniendo en consideración los principios que rigen dichas leyes. Instrucción: resuelve y explica los siguientes ejercicios:

MÓDULO 7 Las maquinas térmicas I y II, son de Carnot. Si se sabe que: |Q1|=|Q2|=120 kJ

Ejercicio 1. Determinar W? SSQ = Q 4 /T 4-Q 1/T 1= 0 Entonces: Q 4 = T 4/T 1*Q 1

Q 4 = 120K/400K*120KJ = 36 KJ Q 4 = W+Q 1 W= Q 4 -Q 1 =36KJ – 120KJ = - 84KJ Rpta se determino que W= - 84KJ

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Ejercicio 2. Hallar el valor de Q 3? Q 3/T 3- Q 2/T 2= 0 Entonces: Q 3=T 3/T 2*Q 2

Q 3= 300K/400K * 120KJ = 90KJ Rpta Q 3 vale 90KJ

Ejercicio 3. Hallar el valor de Q 4 ? SSQ´ Q 4 /T 4- Q 1/T 1= 0 Entonces: Q 4 =T 4/T 1*Q 1

Q 4 = 120K/400K*120KJ =36KJ Rpta Q 4 vale 36KJ

MÓDULO 8 Ejercicio 4. Un ciclo, realizado por cierto gas ideal (k=1,5), está representado por un rectángulo en un diagrama presión-entropía (p-s). Si la presión máxima es de 5 bar y la presión mínima es de 1 bar, determinar la eficiencia térmica del ciclo, en %. SSQ’ T 2/T 1=( P2/ P1)❑( K−1) K Entonces: T 2/T 1=(5/1)❑(1,5−1)(1,5) =3,3437

T 1/T 2= 1/3,3437 = 0,2991

Hallando la eficiencia térmica n= 1 - T 1/T 2

n= 70%

n= 1- 0,2991

Rpta la eficiencia térmica del ciclo es 70%

= 0,7009

Si 20 kg/s de CO2 (Z=1) se expande, en forma adiabática e irreversible, en una turbina a gas desde 8 bar y 800°C hasta 1 bar, produciendo una potencia de 6 MW. Se pide en ejercicio 5 y 6 determinar:

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Ejercicio 5. El rendimiento adiabático de la turbina, en %. Datos: m= 20kg/g P1= 8 bar P2=1 bar T 1 = 800°c = 1073,15k Potencia : E= 6mw = 6*106 w

Entonces: T 2/T 1= ( P2/ P1)❑( K−1) K T 2/1073,15=(1/8)❑0.75 T 2/1073,15 = 0,2102 T 2 = 225,60K

n= 1- T 2/T 1 n= 1 – 225,60/1073,15 n= 0,7898 Rpta: El rendimiento adiabático de la turbina es 79% aproximadamente.

Ejercicio 6. La variación de entropía especifica del CO2 en kJ/kg.K Datos: m= 20kg/g SSQ’ P1= 8bar S2- S1= Cprom Ln T 2/T 1 P2 = 1 bar Entonces: Cpromo= 1,259+0,755/2 T 1 =1073,15K = 1,007KJ/Kg.K T 2 = 225,60K Potencia = E= 6MW

S2- S1= 1,007KJ/Kg.K .Ln(225,60/1073,15) =-1,571kj/kg.k Rpta: La variación de entropía del CO2 es - 1,571 kj/Kg.k

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MÓDULO 9 Se presenta el diagrama básico del ciclo de Rankine.

Procesos del ciclo: Proceso de 1 – 2: Compresión isentrópica en una “bomba. Proceso de 2 – 3: Adición de calor a presión constante en una “caldera”. Proceso de 3 – 4: Expansión isentrópica en una “turbina”. Proceso de 4 – 1: Rechazo de calor a P. constante en un “condensador”.

Ejercicio 7. Hacer un análisis de energía de la bomba en el ciclo de Rankine, considerando que se puede analizar aplicando la primera ley de la termodinámica para una entrada y una salida. SOLUCION Analizando: Relación de conservación de la energía para la bomba q=0 Wbomba en h2 h1= V ( P2 −P 1) Donde: h1 = h f  P1 y V =͂ V 1= V f  P1 S1= S2 h2 se puede hallar mediante la tabla del agua de liquido comprimido. *Se observa el incremento de trabajo en la bomba. *Se observa variaciones de entropía entre la entrada y salida.

Ejercicio 8. Hacer un análisis de energía de la caldera en el ciclo de Rankine, considerando que se puede analizar aplicando la primera ley de la termodinámica para una entrada y una salida. Analizando:

Caldera (W=0) q en h3 - h2

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*ingresa agua liquida y sale en estado de vapor, después que el vapor saturado sale de la caldera en el estado tres pasa por medio del sobrecalentador recibiendo energía, incrementando la temperatura del vapor a presión constante hasta el estado tres.

Ejercicio 9. Hacer un análisis de energía de la turbina en el ciclo de Rankine, considerando que se puede analizar aplicando la primera ley de la termodinámica para una entrada y una salida. Analizando: S3= S4

q=0 Wturb.salid = h3 - h 4

*Se observa variaciones de entropía entre entrada y salida. * El vapor de expande produciendo trabajo, el cual sale en el estado cuatro.

Ejercicio 10. Hacer un análisis de energía del condensador en el ciclo de Rankine, considerando que se puede analizar aplicando la primera ley de la termodinámica para una entrada y una salida.

Analizando:

W=0 q salid = h 4- h1

El calor cedido en el condensador es: q conden.cedido = h 4- h1 ; P4 = P1 *Hay un rechazo de calor a presión constante. *El condensador funciona como intercambiador de calor, rechazando el calor hacia un medio de enfriamiento externo , en este proceso no efectua trabajo.

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III.

INDICACIONES Para la elaboración del informe se debe considerar: 1. El contenido de los módulos 7, 8 y 9 revisados en la unidad. 2. Condiciones para el envío:  El documento debe ser presentado en archivo de Ms. Word (.doc).  Graba el archivo con el siguiente formato: T3_(nombre del curso)_Apellidos y nombres completos Ejemplo: T3_ termodinámica _Nuñez Gutierrez Carlos Alejandro 3. Extensión del trabajo: La extensión mínima será de 3 y máxima de 9 páginas (caras). 4. Asegúrese de enviar el archivo correcto y cumplir con las condiciones de envío, de lo contrario, no habrá opción a reclamos posteriores. NOTA: Si el/la estudiante comete cualquier tipo de plagio su puntuación automática será cero (0).

IV.

ANEXOS: 1. El trabajo de desarrollo se elabora según el formato establecido: Modulos 7, 8, 9 Lectura de contenidos Tablas de conversiones Tablas termodinamicas Referencias bibliográficas

V.

RÚBRICA DE EVALUACIÓN: La asignación del puntaje máximo a cada criterio es aplicable si este se cumple a nivel satisfactorio. El docente del curso determina el puntaje de cada ítem de acuerdo a su juicio de experto.

Rúbrica de evaluación

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(Aplica para cada ejercicio)

CRITERIO S

PUNTAJ E

ESCALA DE CALIFICACIÓN EXCELENTE 2 punto

Identifica correctamente todos los datos según el Criterio tipo de ejercicio, presentando orden, (Aplica claridad y para cada organización. Realiza ejercicio) el procedimiento adecuado y obtiene el resultado exacto.

POR MEJORAR 1 puntos Identifica correctamente algunos datos según el tipo de ejercicio, presentando orden, claridad y organización. El procedimiento es aceptable pero no obtiene el resultado exacto

DEFICIENTE 0 puntos No identifica correctamente los datos según el tipo de ejercicio, no presenta orden, claridad y organización. El procedimiento no es aceptable y obtiene el resultado inexacto

CALIFICACIÓN DE LA TAREA

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