Rankine Examen

 

 

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

EVALUACIÓN ESCRITA

TI PO

: PRÁCTICA N°

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PARCIAL N°

FINAL

NOTA

SUSTITUTORIO FECHA :

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En forma clara y precisa conteste lo requerido en cada pregunta, sólo use lapicero. Si la letra es ilegible y no se mantiene orden, la pregunta no será validada. Realice los diagramas necesarios para cada proceso. Justifique adecuadamente cada criterio adoptado.

1.

Vapor a una presión de 20 bar y 250°C ingresa a una turbina abandonándola a 0.05 bar. Se realizan sangrados de vapor a 5.00, 1.50 y 0.30 bar, tal como se muestra en la figura. Asumiendo que: i) el condensado es calentado por los calentadores hasta la temperatura de saturación en cada cada uno de ellos, ii) el agua es drenada por una trampa de cada calentador hacia el siguiente a manera de cascada hasta la zona de baja presión, iii)   Que los drenajes combinados del intercambiador operante a 0.3 bar son enfriados en un intercambiador hasta la temperatura del condensador. Calcular:

a) b) c) d) e) f)

La masa de vapor extraída hacia cada condensador por cada kilogramo de vapor entrante a la turbina. La eficiencia térmica del ciclo. La eficiencia térmica del ciclo Rankine. La ganancia teórica debido al recalentamiento. El consumo de vapor en kg/W°h con y sin proceso regenerativo. La cantidad de vapor pasante a través de la última etapa de una turbina de 50000 kW con y sin regeneración.

Condensador

Enfriador de drenado

 

 

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2.

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La caldera-sobrecalentador de un ciclo ideal de potencia de vapor regenerativo genera vapor a 1800 psi y 1000°F. Un calentador cerrado del agua de alimentación recibe vapor de agua a 400 psia procedente de la turbina, y a 140 psia se tiene funcionando un calentador abierto. El condensador trabaja a 0,80 psia y el líquido condensado en el cambiador cerrado se lleva, tras un proceso de extrangulamiento, al cambiador abierto. Se han colocado bombas de líquidos tras el condensador y tras el calentador abierto. Determínese: a) b) c)

Lastrabajo fracciones de las calentadores y abierto. El de salida decorrientes la turbina ay los el trabajo total decerrado la bomba en Btu/lbm. El rendimiento térmico.

3.

Un ciclo ideal Rankine con recalentamiento y regenerativo funciona con unas condiciones a la entrada de la turbina de 140 bar y 600°C y el recalentamiento se efectúa a 7 bar y 500°C. A 15 bar trabaja un calentador cerrado del agua de alimentación y el condensado del calentador cerrado se recoge en una trampa y se lleva a un calentador abierto del agua de alimentación que trabaja a 3 bar. La presión del condensador es 0,06 bar Determínese: a) El rendimiento térmico. b) El flujo másico que pasa pasa por el generador de vapor en Kg/h necesario para que la salida de la turbina sea igual a 100 MW.

4.

El vapor entra a 32 MPa y 600°C en la primera etapa de la turbina de un ciclo de potencia de vapor con recalentamiento y regeneración, y se expande hasta 8 MPa. Una parte del flujo másico a 8 MPa, se envía a un calentador cerrado del agua de alimentación, y el resto se lleva hasta una temperatura de 560°C antes de entrar en la segunda etapa de la turbina donde se expande hasta 1 MPa, desviándose otra parte del flujo a un segundo calentador cerrado a 1 MPa. El resto se expande a través de la tercera etapa de la turbina hasta 0,15 MPa, donde una parte de la corriente se lleva a un calentador abierto a 0,15 MPa y el resto se expande a través de la cuarta etapa de la turbina hasta la presión de condensación de 6 kPa. El vapor que condensa en cada calentador cerrado, sale del mismo como líquido saturado a la correspondiente presión. El condensado de cada calentador cerrado pasa al calentador siguiente de más baja presión mediante una válvula de estrangulación. El líquido saturado que sale del calentador abierto se comprime hasta la presión del generador. Para un funcionamiento isoentrópico en las etapas de la turbina y de las bombas: a) Realice el diagrama de flujos y numere los puntos principales. b) Determine el rendimiento térmico del ciclo. c) Calcule el flujo másico en la primera etapa de la turbina, en kg/h, para una potencia neta de 500 MW.