Ejercicios Ciclo Rankine 4t1k63

Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica UCVChIcíayo

Centrales de Generación de Energía Alumno: Víctor Ricardo Timaná Silva

El ciclo Rankine Simple 10-15E La turbina de una planta de generación eléctrica que usa vapor de agua y que opera en un ciclo Rankine simple ideal produce 500 KW de potencia cuando la caldera se opera a 500 psia, el condensador a 6 psia, y la temperatura a la entrada de la turbina es de 1200 T . Determine la tasa de suministró de calor a la caldera, la tasa de rechazo de calor en el condensador y la eficiencia térmica del ciclo. 500 (?SA 500 PÍA

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1 0 - 1 6 Un ciclo Rankine ideal con agua como fluido de tratjajo opera entre los límites de presión de 3 MPa en la caldera y 30 KPa en el condensador. Sl la calidad a la salida de la turbina no puede ser menor de 85 ix>r ciento. ¿Cuál es la eficiencia térmica máxima que puede tener este ciclo?

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10-17 Un cicio Rankine simple ideal con agua como fluido de trabajo opera entre los límites de presión de 3 MPa en la caldera y 30 KPa en el condensador y temperatura a la entrada de la turbina 700 OC. La caldera está diseñada para dar un flujo de vapor de 50 kg/s. Determine la potencia que produce la turbia y que consume la bomba. ^

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1 0 - 1 9 Un ciclo Rankine simple ideal con agua como fluido de tratjajo opera entre los límites de presión de 15 MPa en la caldera y 100 KPa en el condensador. El vapor saturado entra a la turtjina. Determine el tral)ajo que produc» la turbina, la transferencia de calor en la caldera y la eficiencia térmica del ciclo.

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1 0 - 2 0 Reconsidere el problema 10-19. Las irreversibilidades en la turbina hacen que la calidad del vapor a la salida de la turbina sea 70 %. Determine la eficiencia isentrópica de la turbina y la eficiencia térmica del ciclo.

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1 0 - 2 1 E Un dclo Rankine de vapor de agua opera entre los límites de presión de 2500 psia en la caldera y 1 psia en el condensador. La temperatura a la entrada de la turbina es de 90 %. las pérdidas de la bomba son despreciables y el ciclo está diseñado para producir 1000 KW de potencia. Calcule el flujo másico a través de la caWera, la potencia que produce la turbina, la tasa de suministro de calor en ia cakJera y la eficiencia térmica.

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10-23 Considere una planta termoeléctrica que quema el carttón y que produce 300 MW de potencia eléctrica. La planta opera en un ciclo Rankine simple ideal con condkííones de entrada de la turbina de 5 MPa y 450 OC y una presión del condensador de 25 KPa. El carbón tiene un poder calorífico (energía liberada cuando se quema el combustible) de 29300 KJ/Kg. Suponiendo que 75 % de esta energía se transfiere al vapor de agua en ia caldera y que el generador eléctrico tiene una eficiencia de 96 %. Determine a) ia eficiencia total de la planta (la relación de producción neta de potencia eléctrica a entrada de energía como resultado de combustión de combustible) y b) la tasa necesaria de suministro de carbón. sHl?. HSOX.^ 30OMW TUfifiíWA

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El ciclo Rankine con recalentamiento 10-31C ¿Cómo cambian las siguientes cantidades cuando un ciclo Rankine simple ideal se modifica con recalentamiento?. Suponga que el flujo másico se mantiene igual. Consumo de trabajo por la bomba A) Aumenta

b) disminuye

^queóa

igual

Producción de trabajo por la turbina Aumenta

b) disminuye

c) queda igual

b) disminuye

c) queda igual

Suministro de calor ^^Aumenta

Contenido de humedad a la salida de la turbina A) Aumenta

>fdisminuye

c) queda igual

10-32C ¿Hay una presión óptima para recalentar el vapor de agua en un ciclo Rankine?. Explique s l eX/sre UMA POETSION o?Titi/\ LA TewerwTÜM QB necAL^ÑrfK HieWTO Tiew^tíLjues&i tGUAces o tmmpó A U imPenAVun^ pe &i7nA0/\ u . •ívm\m, SE Tiewe ouue u paesioM OÍTIMA oe cetAutaumnieAjTO se LO^IA

10-33C Considere un ciclo Rankine simple ideal y un ciclo Rankine con tres etapas de recalentamiento. Ambos ciclos operan entre los mismos límites depresión. La temperatura máxima es 700 grados en el ciclo simple y 450 OC en e! ciclo con recalentamiento. ¿Cuál ciclo piensa usted que tendrá una eficiencia térmica más alta?. T

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10-34 Una plante termoeléctrica que usa el vapor de agua, opera en el ciclo Rankine con recalentemiento. El vapor entra a la turbina de alte presión a 8 MPa y 500 °C y sate a 3 MPa. El vapor se recalienta l u ^ a presión constante antes de expandirse a 20 KPa en la turbina de baja presión. Determine la producción de trabajo de la turbina en KJ/Kg y ia eficiencia térmica del cicio. También muestre el ciclo de un diagranria T-s con respecto a las líneas de saturación. ESTAOO 5 f5= ^ o K Í k

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1 0 - 3 8 Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine ideal con recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 4000 KPa, ia sección de recalentamiento a 500 KPa, el condensador a 10 KPa. La calidad del vapor húmedo a la salida de ambas turbinas es de 90 %. Determine la temperatura a la entrada de cada turbina y la eficiencia térmica del ciclo. Turbina de alta presión

Turbina <Jc baja presión

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1 0 - 3 9 Considere una planta ternrjoeléctrica de vafX)r de agua, que opera en ciclo Rankine ideal con recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 17.5 MPa, el recalentador a Z MPa y el condensador a 50 KPa. La temperatura es de 5 5 0 X a ia entrada de la turbina de baja presión. Determinar la eficiencia témnica de este sistema T S . 6.MI60 6-4

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1 0 - 4 0 ¿Cuánto cambia la eficiencia térmica del cido en el problema 10-39 cuando la temperatura a la entrada de la turbina de baja presión se aumenta a 550°C . CAHBIO

De DATO EN PSTAPO 5" AünewrA A S50°C .

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