Ayudantía: Máquinas térmicas

1. Un colector solar, que capta radiación solar y la utiliza para producir electricidad

mediante un ciclo de potencia, recibe 0,315 kW de radiación solar por metro

cuadrado de superficie instalada y cede dicha energía a un reservorio cuya

temperatura permanente constante e igual a 500 K. Un ciclo ideal de potencia recibe

energía por transferencia de calor desde el reservorio térmico, genera electricidad

con una potencia de 1000 kW y descarga energía por transferencia de calor al

entorno a 20° C. Determine la superficie mínima del colector solar, en m2.

2. Una bomba de calor por compresión de vapor utiliza refrigerante 134ª como fluido

de trabajo. El refrigerante entra en el compresor a 2,4 bar y 0ºC, con un flujo

volumétrico de 0,6 m3 /min. La compresión hasta 9 bar y 60ºC es adiabática, y la

salida del condensador es líquido saturado a 9 bar. Determine a) la potencia

necesaria en el compresor, en kW; b) la capacidad de calefacción del sistema, en

kW; c) el COP.

3. Un ciclo rankine simple ideal con agua como fluido de trabajo opera entre los

límites de presión de 15MPa en la caldera y 100kPa en el condensador. El vapor

saturado entra a la turbina. Determine el trabajo que produce la turbina, la

transferencia de calor en la caldera y la eficiencia térmica del ciclo.

4. Considere una planta eléctrica de vapor de agua que opera en un ciclo Rankine

simple ideal y tiene una producción neta de potencia de 45MW. El vapor entra a la

turbina a 7MPa y 500°C y se enfría en el condensador a una presión de 10kPa

mediante la circulación de agua de enfriamiento de un lago por los tubos del

condensador a razón de 2000kg/s. Muestre el ciclo en un diagrama T-s con respecto

a las líneas de saturación y determine a) la eficiencia térmica del ciclo, b) el flujo

másico de vapor y c) la elevación de temperatura del agua de enfriamiento.