Clase de Ejercicios: Termodinámica y Fisicoquímica

Ingeniería Civil en Minas 10/09/2015

PROBLEMA Nº1

Una proceso opera con la energía que se obtiene de un ciclo Rankine, el cual a

su vez opera bajo las siguientes condiciones: una caldera que entrega vapor de

agua a 5[MPa] y 700[ºC], una turbina isentrópica que sólo puede trabajar con

vapor (no admite mezclas líquido-vapor) de la cual sale vapor a 1[MPa], un

condensador y una bomba, esta última también isentrópica. Determine:

a) El diagrama T-s para el ciclo previamente descrito.

b) El trabajo neto del ciclo, en [kJ/kg], bajo las condiciones previamente

descritas.

c) La eficiencia térmica del ciclo, en %, bajo las condiciones previamente

descritas.

d) El flujo másico de agua requerida, en [kg/s], para generar 3[MW] de

potencia neta bajo las condiciones previamente descritas. El flujo requerido

¿es alto, bajo o se encuentra dentro de lo que comúnmente se maneja en la

industria?

e) ¿Es posible optimizar este ciclo, sin que se agreguen nuevos equipos? De

ser así, ¿cuál sería el trabajo neto máximo y eficiencia térmica que se

podrían alcanzar?

PROBLEMA Nº2

Para un ciclo Rankine, vapor de agua se expande en una primera turbina (T#1)

desde 10[MPa] y 400[°C] hasta 3[MPa]. Este último flujo se recalienta,

obteniéndose vapor a 3[MPa] y 400[°C]. Dicho flujo se expande en una segunda

turbina (T#2) hasta alcanzar una presión de 0,5[MPa]. Considere que tanto la

bomba como ambas turbinas son isentrópicas. Para producir 1,5[MW] de potencia

neta, determine:

a) Trabajo neto del ciclo, en [kJ/kg].

b) Eficiencia térmica del ciclo, en %.

c) Flujo másico de vapor que sale de la caldera, en [kg/s].

d) Temperaturas correspondientes al vapor extraído de la primera y segunda

turbina, en [ºC].