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• Leydi Carolina Vargas Ramos

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA-UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGIA E INGENIERÍA TERMODINAMICA-TRABAJO COLABORATIVO 2

Con base en el diagrama de bloques elaborado en la fase anterior, y teniendo en cuenta los datos asignados, el grupo deberá realizar los cálculos pertinentes para responder a las siguientes preguntas:

Datos: a. Encuentre la cantidad de trabajo producida en cada turbina. b. Determine la eficiencia térmica del ciclo. Caldera Liquido-Vapor= Liquido saturado Turbina: Vapor- Vapor= Liquido Saturado Condensador: Vapor-Liquido= Vapor Saturado Bomba: Liquido Impulsa= Vapor Saturado

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R/: 𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂,𝒔𝒂𝒍𝒊𝒅𝒂 = 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂,𝑰 + 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂,𝑰𝑰 = (𝒉𝟑− 𝒉𝟒 ) + (𝒉𝟓 − 𝒉𝟔 ) 𝑘𝐽

1.

ℎ1 = ℎ𝑓@20𝑘𝑃𝑎 = 251,42 𝑘𝑔 𝑃 = 20 𝑘𝑃𝑎 Estado 1: 1 } 𝐿𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑆𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑣 = 𝑣 𝑚3⁄ 1 𝑓@20𝑘𝑃𝑎 = 0,001017 𝑘𝑔

2.

Estado 2:

𝑃2 = 8 𝑀𝑃𝑎 𝑆2 = 𝑆1

3 𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: 𝑊𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎,𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 𝑣1 (𝑃2 − 𝑃1 ) = 0,001017 𝑚 ⁄𝑘𝑔

1 𝑘𝐽

𝑅𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑟: x [(8000 − 20)𝑘𝑃𝑎] . (1𝑘𝑃𝑎 .𝑚3 )

= 8,116

𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔

𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: ℎ2 = ℎ1 + 𝑊𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎,𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

𝑅𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑟: = (251,42 + 8,116)

𝑘𝐽 𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 = 259,536 ⁄𝑘𝑔

𝑘𝐽

3.

𝑃 = 8 𝑀𝑃𝑎 ℎ3 = 3399,5 𝑘𝑔 Estado 3: 3 } 𝑇3 = 500 °𝐶 𝑆 = 6,7266 𝑘𝐽⁄ 3 𝑘𝑔 . 𝐾

4.

Estado 4:

𝑃4 = 3 𝑀𝑃𝑎 𝑆4 = 𝑆3 = 6,7266

𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 . 𝐾

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Tabla A-6 Vapor de agua sobre calentado Página 915

Se obtiene T y h para S4 Entalpia s

h

Sxh

𝒔𝟐

6,5412

2994,3

19586,3152 42,7873

6,7450

3116,1

21018,0945 45,4950

13,2862

6110,4

40604,4097 88,2823

𝑆̅ =

13,2862 = 6,6431 2

ℎ̅ =

6110,4 = 3055,2 2

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𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: 𝑏 =

Σ (𝑆 ∗ ℎ) − (𝑛 ∗ 𝑆̅ ∗ ℎ̅) Σ 𝑆 2 − (𝑛 ∗ 𝑆̅ 2 )

𝑅𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑟: =

40604,4097 − (2 ∗ 6,6431 ∗ 3055,2) 88,2823 − (2 ∗ 6,64312 )

= 597,6447

𝑐 = ℎ̅ − (𝑏 ∗ 𝑆̅ )

= 3055,2 − (597,6447 ∗ 6,6431)

= −915,0138

Ecuación De La Recta

ℎ = (597,6447 ∗ 𝑆) − 915,0138

S por el valor de S4

ℎ = (597,6447 ∗ 6,7266) − 915,0138 = 3105,1

Estado 4 Datos Obtenidos

𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 . 𝐾 )



6,7266 S (



345.5 T (°C)



3105,1 h (kJ/kg)

𝑘𝐽

𝑃 = 3 𝑀𝑃𝑎 ℎ5 = 3457,2 𝑘𝑔 Estado 5: 5 } 𝑇5 = 500 °𝐶 𝑆 = 7,2359 𝑘𝐽⁄ 5 𝑘𝑔 . 𝐾

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𝑃6 = 20 𝑘𝑃𝑎 Estado 6:

𝑆6 = 𝑆5 = 7,2359

𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: 𝑥6 =

𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 . 𝐾

𝑆6 − 𝑆𝑓 𝑆𝑓𝑔

7,2359 𝑅𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑟: =

𝑘𝐽 𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 . 𝐾 − 0,8320 ⁄𝑘𝑔 . 𝐾 𝑘𝐽 7,0752 ⁄𝑘𝑔 . 𝐾

𝑥6 = 0,90512

𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: ℎ6 = ℎ𝑓 + 𝑥6 ℎ𝑓𝑔

𝑅𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑟: = 251,42

ℎ6 = 2385,24

𝑘𝐽 𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔 + (0,90512 ∗ 2357,5 ⁄𝑘𝑔 )

𝑘𝐽 ⁄𝑘𝑔

a. Encuentre la cantidad de trabajo producida en cada turbina. R/:

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Trabajo Producido Por La Turbina 1:

𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: 𝑊𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎 1 = ℎ3 − ℎ4

𝑅𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑟: = 3399,5

𝑊𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎 1 = 294,4

𝑘𝐽 𝑘𝐽 − 3105,1 𝑘𝑔 𝑘𝑔

𝑘𝐽 𝑘𝑔

Trabajo Producido Por La Turbina 2:

𝐹𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑎: 𝑊𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛𝑎 2 = ℎ5 − ℎ6

𝑅𝑒𝑚𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑟 = 3457,2

= 1071,92

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑘𝐽 𝑘𝐽 − 2385,24 𝑘𝑔 𝑘𝑔