Practica Dirigida de Termodinamica(Ciclo Rankine)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

PRACTICA DIRIGIDA DE TERMODINAMICACICLO RANKINE

1.Se tiene un ciclo Rankine en el cual la caldera produce 10 kg/s de vapor a 10 MPa y

600ºC, el vapor se expande en la turbina de alta presión hasta 600 kPa y regresa a la caldera a recalentarse hasta la temperatura máxima, posteriormente se expande hasta 10 kPa presión a la cual opera el condensador. Se sabe que la Turbina de Alta Presión (TAP) tiene una eficiencia de 95% y la Turbina de Baja Presión (TBP) 85%, la bomba tiene una eficiencia de 75%. Determine: a) Potencias y calores b) Eficiencia del ciclo (mogollon)

2. Un ciclo regenerativo de potencia de vapor funciona de manera que el vapor entra a la turbina a 30 bar y 500ºC y sale del condensador a 0.1 bar. Se emplea un único calentador de agua de alimentacion abierto, que funciona a 5 bar. El rendimiento adiabático de la turbina es de 82% y los rendimientos de ambas bombas son del 78%. Determine:a) El Rendimiento térmico del ciclo.b) El flujo másico del vapor para que el trabajo neto de salida sea de 100 MW.

c) El flujo de calor cedido en MW.(coveñas)

3. La caldera de un ciclo regenerativo, produce vapor a 1600 psia y 900 ºF. Un calentador cerrado recibe vapor extraído de turbina a 350 psia y un calentador abierto funciona a 120 psia. El condensador opera a 1 psia y el condensado que proviene del calentador cerrado se estrangula para enviarlo al calentador abierto. Hay una bomba después del condensador y otra después del calentador abierto ambas con una eficiencia de 85%. La calidad del vapor que sale hacia en condensador es 0,98.a) Fracción del flujo total que va hacia el calentador abierto y cerrado.b) Eficiencia en la turbina.

c) Eficiencia del ciclo.(noriega Alvarado)

4. Considere una central eléctrica de vapor de 200 MW que opera en un ciclo Rankine ideal simple. El vapor entra a la turbina a 4 MPa y 400 °C y se enfría en el condensador a una presión de 10 kPa. Muestre el ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y determine a) la calidad del vapor a la salida de la turbina, b) la eficiencia térmica del ciclo y c) el flujo másico del vapor. (vinces)

5.Considere una central eléctrica de vapor que opera en un ciclo Rankine con recalentamiento y que tiene una salida neta de potencia de 80 MW. El vapor entra a la turbina de alta presión a una presión de 1500 psia y 900 °F, mientras que a la turbina de baja presión lo hace a 140 psia y 900 °F. El vapor sale del condensador como líquido saturado a una presión de 1,5 psia. La eficiencia isentrópica de la turbina es de 80 por ciento y la de la bomba de 95 por ciento. Muestre el ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y determine a) la calidad (o temperatura, si hay sobrecalentamiento) del vapor a la salida de la turbina, b) la eficiencia térmica y c) el flujo másico del vapor.(lecca)

TERMODINAMICACICLO RANKINEDR. GUSTAVO MORENO QUISPE


6.Una central eléctrica de vapor opera en un ciclo Rankine ideal de recalentamiento regenerativo y tiene una salida de potencia neta de 80 MW. El vapor entra a la turbina de alta presión a 10 MPa y 550 °C, y sale a 0,8 MPa. Algo de vapor se extrae a esta presión para calentar el agua de alimentación en un calentador abierto. El resto del vapor se recalienta hasta 500 °C y se expande en la turbina de baja presión hasta la presión del condensador de 10 kPa. Muestre el ciclo en un diagrama T-s respecto de las líneas de saturación y determine a) el flujo másico del vapor a través de la caldera y b) la eficiencia térmica del ciclo.(Alban y también ramos calle)

7. Una planta térmica a vapor opera en un ciclo ideal con recalentamiento y regeneración con un calentador abierto y un calentador cerrado. El vapor ingresa a la turbina a 150 bares , 580 ºC y es condensado en el condensador a la presión de 10 Kpa. Algo de vapor es extraido de la turbina de alta presión a 40 bares hacia el calentador cerrado, y el vapor sobrante es recalentado a la misma presión y 580 ºC. El vapor extraido es completamente condensado en el calentador cerrado y bombeado hasta 150 bares pero antes se mezcla con el agua de alimentación a la misma presión. El vapor para el calentador abierto es extraido de la turbina de baja presión a la presión de 5 bares. Grafique en el diagrama T-S y determine la eficiencia del ciclo.(Salazar y otero)

8. Se considera un ciclo de Rankine regenerativo con dos calentadores deagua de alimentación, uno abierto y el otro cerrado. El vapor entra en la turbina a 12,5 MPa y 550 °C, y sale hacia el condensador a 10 kPa. Se extrae vapor de la turbina a 0,8 MPa para el calentador cerrado, y a 0,3 MPa para el abierto. El agua de alimentación a caldera se calienta en el calentador cerrado hasta la temperatura de condensación del vapor extraído . El vapor extraído abandona el calentador cerrado como líquido saturado, y a continuación se estrangula hacia el calentador abierto. La salida del condensador y del calentador abierto y cerrado son líquidos saturados. La eficiencia isoentrópica de turbina y bombas es del 85 %. La potencia neta del ciclo es de 250 MW.(a) Representar el diagrama T-s del ciclo.(b) Calcular las fracciones de vapor extraído de la turbina, y y z.(c) Calcular el caudal de vapor que debe circular por la caldera [kg/s].(d) Calcular el rendimiento del ciclo [%].(espinoza y ramos leon)

9. En la figura se representa un ciclo Rankine regenerativo con recalentamiento, con un calentador de agua de alimentación cerrado. La potencia neta del ciclo es de 80 MW. El vapor entra en la turbina de alta presión a 10 MPa y 550 °C, y sale a 0,8 MPa. Algo de vapor se extrae a esta presión para calentar el agua de alimentación en un calentador cerrado. El resto del vapor se recalienta isobáricamente hasta 500 °C y se expande en la turbina de baja presión hasta la presión del condensador de 10 kPa. El agua de alimentación sale del calentador (7) a una temperatura 10 °C menor que la temperatura de saturación del vapor extraído; éste sale del calentador como líquido saturado (9) y se bombea a la línea que transporta el agua de alimentación. La eficiencia isoentrópica ηs de las turbinas es del 90 %, y de las bombas del 85 %. El condensador produce líquido saturado (5).Se pide:



a. Represente el proceso termodinámico en un diagrama T-s.b. Rendimiento máximo que tendría una máquina térmica cuyos focos fueran las

temperaturas extremas del vapor en este ciclo.c. Fracción de vapor extraído (y).

d. Rendimiento térmico del ciclo.e. Caudal de vapor que circula por la caldera(atoche)

10.La caldera de un ciclo regenerativo, produce vapor a 1600 psia y 900 ºF. Uncalentador cerrado recibe vapor extraído de turbina a 350 psia y un calentador abierto funciona a 120 psia. El condensador opera a 1 psia y el condensado que proviene del calentador cerrado se estrangula para enviarlo al calentador abierto. Hay una bomba después del condensador y otra después del calentador abierto ambas con una eficiencia de 85%. La calidad del vapor que sale hacia en condensador es 0,98.a) Fracción del flujo total que va hacia el calentador abierto y cerrado.b) Eficiencia en la turbina.c) Eficiencia del ciclo.Utilice el diagrama de Mollier(almestar)

11.Se tiene un ciclo rankine en el cual la caldera produce 10 kg/s de vapor a10 MPa y 600ºC, el vapor se expande en la turbina de alta presión hasta 600 kPa y regresa a la caldera a recalentarse hasta la temperatura máxima, posteriormente se expande hasta 10 kPa presión a la cual opera el condensador.Se sabe que la Turbina de Alta Presión (TAP) tiene una eficiencia de 95% y la Turbina de Baja Presión (TBP) 85%, la bomba tiene una eficiencia de 75%Determine:a) Diagrama T-sb) Potencias y calores



c) Eficiencia del ciclod) Haga los cálculos empleando el diagrama de Mollier y compárelos con los obtenidos al emplear las tablas de propiedades termodinámicas.(flores manchay)

12.En un ciclo Rankine la caldera produce 11000 lbm/h de vapor. La presión del ciclo es 350 psia y la temperatura máxima es 1150 ºF. La turbina tiene dos extracciones, una al 40 % de la presión máxima y otra al 20% de la presión trabajando isentrópicamente en las dos primeras etapas, mientras que en la última etapa la eficiencia es 85%. La bomba 1 es adiabática reversible. La eficiencia de la bomba 2 es 88%. La presión mínima del ciclo es 1,5 psia.Determine:a) Potencia real de bombeo.b) Potencia neta real del ciclo.c) Flujo de calor en el condensador.d) Flujo de calor en la caldera.e) Eficiencia del ciclo.f) Diagrama t-s(garces flores)

13. Una turbina de vapor funciona según un ciclo regenerativo con dos extracciones. La presión del calentador es de 80 bares, la del condensador 0,010 bares y la temperatura a la que incide el vapor en la turbina es de 550 ºC. Las extracciones de vapor se llevan a cabo a las presiones de 24 y 2 bares respectivamente, para alimentar sendos calentadores de agua de alimentación abiertos. Suponiendo que la mezcla de agua de alimentacion y vapor calefactor sale de cada calentador abierto en el estado de líquido saturado, que el rendimiento relativo interno de la turbina para cada una de las tres etapas de expansión es de 50, 70 y 80 % respectivamente y que pueden despreciarse los trabajos requeridoen el accionamiento de cada una de las bombas, determínese:

a. La calidad de vapor que ha de extraerse en cada sangria;b. El trabajo específico desarrollado por la turbina;c. El rendimiento térmico del ciclo.(carranza)

14.El esquema básico de una planta de vapor se muestra en el diagrama adjunto. La bomba, la válvula y la turbina son adiabáticas. Además la bomba funciona reversiblemente. El 90% del flujo de agua en la salida de la caldera se dirige a la turbina, el resto a la válvula. Se desprecian los cambios de energía cinética y potencial. En el condensador se eliminan 10650kJ por segundo al ambiente que está a 20ºC y 1atm.



a. Determine el flujo de agua que circula por el condensador. b. Determine la potencia de la turbina. c. Considere la planta globalmente como una máquina térmica y determine su

rendimiento (1ª Ley). d. Determine la eficiencia adiabática de la turbina. e. Determine las entropías generadas, por segundo, en el agua al pasar por la

válvula y por el condensador.(sullon y torres cruz)

15. Una planta de generación de potencia a vapor opera de la siguiente manera. El vapor entra a la turbina de alta presión a 4 MPa y 350ºC para expandirse hasta 0.8 MPa. Luego el vapor es enviado a la caldera y se recalienta a 350ºC, posteriormente se expande a 0.8 kPa en la turbina de Baja.

a) Determine el rendimiento térmico del ciclo, la calidad del vapor que sale de la turbina de baja y las propiedades termodinámicas de cada puntob) Diagrama T-s del ciclo.(garcia)

16. Una planta termoeléctrica opera con un ciclo Rankine con recalentamiento utilizando como fluido de trabajo vapor de agua. Este entra en la primera etapa de la turbina a 6 MPa y 450°C y se expande hasta 0.6 MPa. Luego se recalienta hasta 350°C antes de entrar en la segunda etapa de la turbina, donde se expande hasta la presión del condensador de 7.5 kPa. La potencia neta obtenida es de 120 MW. Las turbinas y la bomba son isentrópicas. Determine: (a) el rendimiento térmico del ciclo; (b) el flujo másico de vapor; (c) Represente el proceso en un diagrama T-s.(cervantes)

17. Considere una planta de generación de potencia a vapor que opera en u ciclo Rankine, el vapor entra a la primera etapa de la turbina a 8 Mpa y 400 °C y se expande hasta 0.6 MPa, el vapor es enviado nuevamente a la caldera donde su temperatura es elevada hasta 400°C para expandirse en la última etapa de la turbina hasta 10 KPa. Determine a) Propiedades termodinámicas en cada punto. B) Rendimiento térmico del ciclo. C) Diagrama T-S.(león)

18. Una central eléctrica opera según un ciclo ideal Rankine con recalentamiento. El vapor entra a la turbina de alta presión a 3 MPa y 500°C. Después de expandirse hasta 0.5 MPa el vapor se recalienta a 500°C y luego se expande hasta la presión del condensador de 0.1 bar. Determine: a) La eficiencia del ciclo. B) Propiedades termodinámicas en cada punto del ciclo. C) calidad del vapor a la salida de la turbina. D) Diagrama T-S del ciclo. (carrasco)

19. Un ciclo de Rankine ideal opera de manera que el vapor entra en la turbina de alta presión a 30bar (3Mpa) y 500°C y sale de la turbina de baja a 0.3 Mpa, se envía a la caldera y se recalienta hasta 500°C. A continuación el vapor recalentado pasa a la turbina de baja y se realiza otra expansión a 5 bar. Calcule la eficiencia térmica del ciclo y el diagrama T-s.(granda)

20.Suponga un ciclo Rankine ideal que opera con vapor sobrecalentado a 6 Mpa y 350°C. El vapor es enviado a la caldera para incrementar su temperatura hasta 300 °C y



ocurre una expansión hasta 0.4 Mpa en la turbina de baja presión.Posteriormente el vapor entra al condensador a una presión de 8 KPA.Determine: a) eficiencia térmica del ciclo, diagramas T-s, calidad del vapor a la salida de la turbina de baja presión y las propiedades termodinámicas en cada punto. (chumacero)

21.Una planta de generación de potencia a vapor opera en un ciclo rankine ideal regenerativo con recalentamiento, con dos calentadores de agua de alimentación, uno abierto y uno cerrado, además de una recalentador. El vapor sale de la caldera a 15 Mpa y 600ºC y se condensa a una presión de 10kPa. Algo de vapor se extrae de la turbina de alta presión a 5 Mpa para el calentador cerrado, mientras que el resto se recalienta a la misma presión hasta 600ºC. El vapor para el calentador abierto se extrae de la turbina de baja presión a una presión de 0.5Mpa. Determine a) diagrama esquemático de la planta. B) la eficiencia térmica del ciclo, c) Diagrama T-s, d) flujo másico de vapor sabiendo que la planta genera una potencia de 20MW .e) balance de energía.(morocho y también Villegas)

22. Una central eléctrica de vapor opera en un ciclo Rankine ideal de recalentamiento y regenerativo con un recalentador y dos calentadores abiertos de agua de alimentación. El vapor entra a la turbina de alta presión 14 Mpa y 450ºC y sale de la turbina de baja presión a 8 kPa. Se extrae vapor de la turbina de alta a 3 Mpa para un calentador abierto y el resto del vapor es enviado a la caldera para recalentarse hasta 400ºC. De la turbina de baja presión se extrae vapor a 0.4 Mpa para el otro calentador abierto. El agua sale de ambos calentadores como liquido saturado. Determine a) Diagrama esquemático de la planta, b) la eficiencia termia del ciclo. c) Diagrama T-s, d) Flujo másico de vapor para generar una potencia de 15MW, e) balance de energía.(cayatopa y dioses)

23. Una planta de generación de potencia a vapor opera de la siguiente manera, el vapor entra a la turbina a 10 Mpa y 520ºC y se expande hasta 2.5Mpa en la primera etapa de la turbina para luego ser recalentado hasta 460 ºC, antes de expandirse en la segunda etapa de la turbina hasta la presión de operación del condensador de 20Kpa. Un intercambiador de calor cerrado se conecta al ciclo y opera con vapor recalentado, que luego de la transferencia de calor se estrangula en la fase de liquido saturado hasta la presión de operación del condensador; y el agua de alimentación que va hacia la caldera aumenta la temperatura hasta 25ºC por debajo de su temperatura de saturación las eficiencias térmicas y adiabáticas de turbinas, bombas y calderas son de 85, 87 y 70% respectivamente, se desea generar una potencia de 25MW. Determine a) Diagrama esquemático de la planta b) Balance de energías c) flujo de vapor d) eficiencia del ciclo e) diagrama T-s del ciclo.(coello y Quispe)


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