diagrama de flujo algo simplificado de una planta de energía nuclear

5.108. En la fgura ura P5.1 P5.106 06 se mues uestra un diag iagram rama de ujo ujo algo lgo simplifcado de una planta de energía nuclear. En la tabla que se incluye en seguida aparecen los ujos msicos y los di!ersos estados en el ciclo. El ciclo incluye !arios calentadores en los cuales se transfere calor del !apor que se saca de la turbina a cierta presi"n intermedia# al agua líquida que se bombea del condensador en su trayecto $acia el tambor de !apor. El cambiador de calor en el reactor suministra 15% &' y se puede suponer que no $ay trans(erencia de calor en las turbinas.

a) *etermine la temperatura del agua que sale del calentador de presi"n intermedia# +1,# suponiendo que no $ay trans(erencia de calor al entorno. 12

13

11

-/E+*2 *E P2E34 4+E2&E*4

alance de masa7 15

14

m ´ 15+ m ´ 11 + m ´ 12 =m ´ 13 + m ´ 14

alance de energía7 ´ +m  ´ 15 h15 +  ´ ´ 13 h13 +  ´ Q m11 h11+  ´m12 h12=m m14 h 14

*atos7 m ´ 11=75,6  Kg / s

h11=?

m ´ 12=8.064  Kg / s

h12=2517 K J / Kg

´ 13=75,6  Kg / s m

h13=?

m ´ 14=?

h14=349 KJ  / Kg

m ´ 15=4,662  Kg / s

h15=584 KJ / Kg

h11 : 380 KPa, 68 ° C → @ 68 °C Psat =0,2859 ¯ ¿

 P11=3,8 → ¯ P11> Psat  → LiquidoComprimido h11=h f  @ 68 °C =284,61  KJ / Kg m ´ 14 : m ´ 14=m ´ 15+ m ´ 11 + m ´ 12− m ´ 13 m ´ 14=12,726  Kg / s

h13=

´ 15 h15 + m ´ 11 h11+ m ´ 12 h12−m ´ 14 h14 m ´ 13 m

´ 14=( 4,662 + 75,6 + 8,064 −75,6 ) Kg / s m

h13=

( 4.662  Kg / s ) ( 584 KJ / Kg ) +( 75,6 Kg / s ) ( 284.61 KJ / Kg ) +( 8,064 Kg / s ) ( 2517 KJ / Kg )−( 12,726  Kg / s ) ( 349 KJ / K  75,6  Kg / s

h13=530,355

Kj  → T 13=T @ 3,3  y ¯ h =530,355 KJ / Kg  Kg

@ 3,3 → ¯ hf  =575,52 KJ / Kg

Como

h g=2729,7  KJ / K g

h < h f  → Liquido Comprimido

En tabla 1, buscar h f =530,355

h

Kj  , T  = ?  Kg sat 

 Kj  Kg

 T(˚C)

)

196 +1, 19%

  529,24 530,355 533,51 530,355 −529,24 533,51 −529,24

=

T 13− 126 127− 126

→ T 13=126,26 ° C 

b) *etermine el trabajo de la bomba entre los estados 1, y 16. Bomba

alance de masa7 m ´ 13=m ´ 16=m ´

alance de energía7 ´ +m ´ +m ´ 13 h13=W  ´ 16 h16 Q B

m ´ 13=m ´ 16=75,6 Kg / s =m ´

16

13

h13=530,355  KJ / Kg→ h16 =565 KJ / Kg ´ =¿ W  B

m ´ ( h13−h16 ) =75,6 Kg / s ( 530,355 −565 ) KJ / Kg =−2619,162  KW 

5.10:. -onsidere la planta generador de energía que se describi" en el ejercicio 5.108. a) *etermine la potencia que el agua de en(riamiento elimina en el condensador no mostrado).

alance de masa7

5

m ´ 5+ m ´ 10 =m ´6

Condensador 6 33 oC

alance de energía7

10 34 oC

m ´ 5=55,39  Kg / s m ´ 10 =? m ´ 6=75,6  Kg / s

´ Q m5 h5 +  ´ m 10 h10 = ´m6 h6 cod +  ´

m ´ 10=m´ 6−m´ 5

m ´ 10=( 75,6 −55,39 ) !g / s m ´ 10=20,21 Kg / s

h5= 2279 KJ  / Kg h10 : @ 34 ℃ , Psat = 0,05324 "ars  P10=0,35 → ¯ P10 > Psat  → LiquidoComprimido h10=h f  @ 34 ℃ → h10=142,50  KJ / Kg h6 : @ 33 ℃ , Psat = 0,05034 ¯ ¿  P6=0,07 → ¯ P6 > Psat  → LiquidoComprimido

h6 =hf  @ 33 ℃ → h6 =138,33 KJ / Kg ´ ´ 6 h6 −m ´ 5 h 5− m ´ 10 h10 Q cod = m ´ Q cod = ( 75,6  Kg / s ) ( 138,33 KJ  / Kg ) −( 55,39 Kg / s ) ( 2279  KJ / Kg )−( 20,21  Kg / s ) ( 142,50  KJ / Kg ) ´ Q cod =−118655,987  KJ / s

b) *etermine la potencia que se le suministra a la bomba de condensado.

alance de masa7

6

m ´ 6 =m ´7 7

alance de energia7 ´ +  ´ ´  ´ 7 h7 Q BC  m 6 h6 =W BC + m

m ´ 6=75,6

Kg =m ´ →  ´ m7 =m ´ 6= m ´ s

h6 =138,33 KJ  / Kg h7= 140 KJ / Kg ´ ´ ´ ( h6− h 7 ) → W  W  BC =m BC =( 75,6  Kg / s ) ( 138,38  KJ / Kg− 140 KJ / Kg )

´ W  BC =−126,252  KW 

c) ;3e equilibran los terminos de energia para el calentador a baja presi"n o $ay una trans(erencia de calor que no se muestra<

alance de masa7 m ´ 7+ m ´ 8+ m ´ 9+ m ´ 14 =m ´ 11+ m ´ 10

alance de energia7

m ´ 7 h 7+ m ´ 8 h 8+ m ´ 9 h9 + m ´ 14 h14= m ´ 11 h11 + m ´ 10 h10 m ´ 7 h 7+ m ´ 8 h 8+ m ´ 9 h9 + m ´ 14 h14= (75,6  Kg / s ) ( 140 KJ / Kg ) + ( 2,772  Kg / s ) (2459  KJ / Kg ) + ( 4,662 Kg / s ) ( 558 KJ / Kg ) + ( 12,7 m ´ 11 h11 + m ´ 10 h10=( 75,6  Kg / s ) ( 284,61  KJ / Kg ) + ( 20,21 Kg / s ) ( 142,50 KJ / Kg ) =24395,016 KW 

*ebido a que la di(erencia es le!e# puede considerarse que son iguales ambos lados de la ecuaci"n# es decir# no $ay una trans(erencia de calor adicional no mostrada.