Máquinas & Equipos Térmicos II Ejercicios

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Proceso 9

P9 = 1000 KPa Sg = 6.5850 S8 = 7.5103 Recalentado

T

h

S

400

3264.5

7.4670

414.56

3295.76

7.5103

500

3479.1

7.7642

H9T = 3295.76

T9 = 414.56

= = h9R = h8 - (h8 – h9T) h9R = 3342.2 KJ/Kg[pic 22][pic 23][pic 24][pic 25]

Proceso 10

P10 = 20 KPa Sg = 7.9073 > S10 Humedo S9 = S10

20 KPa χ = = 0.9439 h10T = hf + χ (hfg) = 2476.66[pic 26][pic 27]

= = h10R = h8 - (h8 – h10T) h10R = 2621.39 KJ/Kg[pic 28][pic 29][pic 30][pic 31]

Proceso 11

P11 = 20 KPa h11 = hf(10) = 251.42 KJ/Kg √ = 0.001017

WB1 = = = 9.22[pic 32][pic 33]

Proceso 12

h12 = h11 + WB1 = 251.42 + 9.22 = 260.64 KJ/Kg

Proceso 13

h13 = hf(9) = 762.51 KJ/Kg √ = 0.001127

h14 = h13 = 762.51 KJ/Kg WB2 = = = 8.96[pic 34][pic 35]

Proceso 15

h15 = h13 + WB2 = 762.51 + 8.96 = 771.47

yh9 + (1-y) h12 = yh13 + (1-y) h14

yh9 + h12 – yh12 = yh13 + h14 – yh14

h12 – h14 = yh13 – yh14 – yh9 + yh12

y = = 0.1628[pic 36]

h16 = h14 (1-y) + (y) h15 = 763.96 KJ/Kg

Wneto = WTAP + WTBP – WB1 – WB2 = (h6 –h7R) + (h8 – h9R) (y) + (h8 – h10R) (1-y) – WB1 (1-y) – WB2 (y) = 1235.71 KJ/Kg →

QSum = (h6 – h16) + (h8 – h7R) = 3219.67

QRech = (h10R – h11) (1-y) = 1984.13

Qneto = QSum – QRech = 1235.54 →

ɳT = = 0.3838 = 38.38 %[pic 37]

CICLO COMBINADO

- Relación de flujo másico

ent = sal[pic 38][pic 39]

h4 + h16 + h17 = h5 + h6 + h8[pic 40][pic 41][pic 42][pic 43][pic 44][pic 45]

(h16 + h7 – h6 – h8) = (h5 – h4)[pic 46][pic 47]

= = 0.1111 [pic 48][pic 49][pic 50]

Con 1 Kg de gases de combustión solo puede calendar 0.1111 Kg de vapor de T9 a T6

- Eficiencia del ciclo combinado

Wneto = Wneto-gas + Wneto-vapor[pic 51]

Wneto = 240.97 gas + 1235.71 vapor (0.1111 )[pic 52][pic 53][pic 54]

Wneto = 378.25 gas[pic 55]

ɳT-ciclo combinado = = 0.5025 = 50.25 %[pic 56]

[pic 57]

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Ejercicio 2

El ciclo de turbina de gas de una planta eléctrica de ciclo combinado de gas-vapor tiene una relación de presiones de 12. El aire entra al compresor a 310 K y a la turbina a 1400 K. Los gases de combustión que salen de la turbina de gas se usan para calentar el vapor a 12.5 MPa a 500 °C en un intercambiador de calor. Los gases de combustión salen del intercambiador de calor a 247 °C. El vapor se expande en una turbina de alta presión a una presión de 2.5 MPa, y se recalienta en la cámara de combustión a 550 °C antes de que se expanda en la turbina de baja presión a 10 kPa. El flujo másico de vapor es 12 kg/s. Suponiendo eficiencias isentrópicas de 100% en el ciclo de turbina de gas y una eficiencia isentrópicas de 90% en la turbina de alta presión y 85% en la turbina de baja presión del ciclo de vapor.

Determine:

- El flujo másico de aire en el ciclo de turbina de gas

- La tasa de adición total de calor

- La eficiencia térmica del ciclo combinado.

CICLO BRAYTON

Proceso 1

T1 = 310 K Pr1 = 1.562

T

h

Pr

300

300.2

1.386

310

310.25

1.562

320

320.3

1.738

h1 = 310.25 KJ/Kg

Proceso 2

Pr2 = Pr1 = 1.562 (12) = 18.744[pic 58][pic 59]

T

h

Pr

600

607

16.28

621.92

630.14

18.744

650

659.8