Problemas de Ciclo Rankine y Refrigeracion

8/17/2019 Problemas de Ciclo Rankine y Refrigeracion

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PROBLEMAS:

PROBLEMA 1:

Un ciclo de refrigeración que utiliza amoniaco como sustancia de traa!o"

necesita mantener un es#acio refrigerado a $%&' El amiente que rodea alcondensador est( a )*%&' &onsidere +a#or saturado a la entrada del com#resor ,

l-quido saturado a la salida del condensador' La eficiencia adia(tica del

com#resor es del1$$.' /etermine el coeficiente de realización de este ciclo'

P1= Psat =290.85 kPa

h1=1432 kJ

Kg

s 1=5.4730 kJ

Kg

s 2=s1=5.4730 kJ

Kg

P2=1929.13 kPa

h2=171.85 kJ

kg

Haciendo volumen de control en el mezclador:


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ql=h1−h4

T 3cond .=Tamb .−10

T 3cond .=38+10=48 ºC

P2= P3=1929.13 kPa

x3=0

h3=411.15 kJ

kg=h4

ql=1432−411.15=1020.85 kJ

kg

Wc=h1−h2=1432−1718.5=−286.5 kJ

kg

Hallando el coeficiente de realización:

β= ql

Wc

β=1020.85

286.5=3.5

PROBLEMA 0:

En un ciclo de Ranine (sico" como el que se muestra en la figura" se sae que

el agua entra en la caldera a 23 4ar5 , una ental#ia es#ec-fica de 126'1* 478g59

entra en la oma a $'$* 4ar5" 1'$$*6

1$

) 4m) 8g5 , 61'31 4&5" entra en la

turina como +a#or saturado , seco ;+ < $'$03663 4m) 8g5" u < 0323'13 478g5='

La turina #roduce 11*'13 478g59 determine" sin des#reciar el traa!o en la

oma:


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a= El calor" referido a la unidad de masa" que se le #ro#orciona al agua en la

caldera'

= El traa!o" referido a la unidad de masa" que entrega el ciclo'

Solución:

a) Sistema: agua como sustancia de trabajo

En el ciclo de Ranine'

Qsum = h1 – h4 h1 = u1 ! "1#1

h1 = $% &'&(1& *+g) ! $'&×1,& "a ) $ ,(,%&44& -m. +g/ )

h1 = % '0&( *+g

Qsum = $% '0&( – 1'4(12) *+g

Qsum = % &1(21 *+g

b) 3neto = 3turbina ! 3bomba 3bomba = #. $"4 – ".)

3bomba = $1(,,24×1,−. m. +g ) $'&×1,& – 2 ,,, ) "a

3bomba = '(&&4 *+g

3neto = $– 112(1& ! '(&&4) *+g

3neto = – 11,(&& *+g

PROBLEMA ):

En un ciclo de refrigeración #or com#resión de un +a#or que o#era con

tetrafluoroetano ;refrigerante R>1)6a= se sae que este ?ltimo entra en el

com#resor a >1$ 4&5" 0 4ar5 , @ < 061 478g5" sale a 1 4ar5 , @ < 03 478g5'


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Saiendo que entra a la +(l+ula de eC#ansión con una ental#ia es#ec-fica de 1)6

478g5" determine:

a= Los calores referidos a la unidad de masa en el e+a#orador , en el

condensadorDenfriador'

= La #otencia del com#resor si el gasto m(sico fue 13 4g8s5'c= El coeficiente de o#eración del ciclo'

esarrollo

a) Sistema: refrigerante 5–1.4a(

678eva9 = h1 – h4 = $%41 – 1.4) -*+g/678eva9 = 1,' -*+g/

678cond = h. – h% = $1.4 – %&) -*+g/

678cond = – 101 -*+g/

b) 638 = 638t ; 6


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c) =loque sedesea

lo que h ay que aportar =

qevap

wcomp =107 [ KJ / Kg]

54 [ KJ / Kg] = 1(21&

PROBLEMA 6:Un sistema de refrigeración #or com#resión de +a#or em#lea reónD10 con un

caudal m(sico de g8min' El refrigerante entra en el com#resor como +a#or

saturado a 1"3 ar" , sale a 2 ar' El rendimiento isoentró#ico del com#resor es

del 2$ .' El fluido aandona el condensador como l-quido saturado' La

tem#eratura de la c(mara es de >1$ &" , la del amiente 00 &' Fo @a, #Grdidas

de calor ni de #resión en el circuito de refrigerante' Se #ide:

a= Re#resentar el #roceso en un diagrama termodin(mico ;HDs ó PD@='

= M(Cimo coeficiente de o#eración de un equi#o frigor-fico que o#ere entre

estos dos focos'

c= &oeficiente de o#eración real de este ciclo'd= &a#acidad de refrigeración" en I'

e= Rendimiento eCergGtico de la instalación'

S>?@AB>C:

iagrama del sistema:

Dabla de 9ro9iedades 7ue definen los estados:


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h%s se deduce inter9olando con s en la tabla de ',, "a(

h% se deduce a 9artir del rendimiento del com9resor: h% = h1 ! $h%s – h1)+,E'

a) iagramas termodinFmicos:

b) GFimo coeficiente de o9eración de un e7ui9o frigorIfico 7ue o9ere entre estosdos focos(

PROBLEMA 3:

Una #lanta termoelGctrica de +a#or de agua o#era en un ciclo de Ranine idealcon dos eta#as de recalentamiento , tiene una #otencia neta de 23 MI' El +a#or


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ingresa en las ) eta#as de la turina a 33$%&' La #resión m(Cima , m-nima es 1$

MPa , )$ Pa res#ecti+amente' El +a#or se recalienta #rimero a 6 MPa , una

segunda +ez a 0 MPa' Muestre el ciclo en un diagrama HDs con res#ecto a las

l-neas de saturación' /eterminar:

a= Eficiencia tGrmica del ciclo= lu!o m(sico del +a#or

Solución

• Jl diagrama DKs es el siguiente:

• Se determina 9rimero las 9ro9iedades del fluido de trabajo en los diferentes

estadosE donde estados 1 estF como lI7uido saturadoE estado % como li7uido

com9rimido L donde s%=s1E los estados .E 4E &E 0 L ' como va9or

sobrecalentado $s4 = s.E s0 = s&E s2 = s')E el estado 2 como una mezcla de

lI7uidoKva9or(

•h1=289.27

kJ

kg

• v

1=.001022

m3

kg

•h3=3502 kJ

kg

•s3=6.7585

kJ

k g . K

•h4=3206.14

kJ

kg

•h5=3506.45

kJ

kg


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• s

5=7.2314

kJ

k g . K

• h

6=3322.21

kJ

kg

•h7=3579.5

kJ

kg

• s

7=7.569

kJ

k g . K

?as 9ro9iedades de los estados 4E &E 0E L ' fueron calculados 9or inter9olación

de las tablas de va9or sobrecalentado

• Gediante las condiciones de trabajo del ciclo se determinan las demFs

9ro9iedades L la energIa 7ue ingresa a la calderaE energIa 7ue sale delcondensador(

p ∈¿=v1 ( P2− P1 )=10.19

kJ

kg

W ¿

p ∈¿=299.46 kJ

kg

h2=h

1+W ¿

Jn el estado 2E 9or tablas de agua saturadaE obtenemos los valores de s f L sfg a., "a 9ara determinar su calidad L 9oder determinar h2

x=s8−s! s!g

=7.569−0.9441

6.8234=0.97

h8=h! + x h!g=289.27+(0.97 ) (2335.3 )=2554.51

kJ

kg

h7−h

6

qentrada=(h3−h2 )+(h5−h4 )+¿ )

qentrada=3814.14 kJ

kg

qsal"da=h8−h1=2265.24 kJ

kg

#=1−qsal"da

qentrada=0.406 (40.6 )


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W t out =W turb"na1+W turb"na 2+W turb"na3=qentrada−qsal"da

W t out =1548.9 kJ

kg

Ẃ neto=ḿW t out $ ḿ=Ẃ neto

W t out

ḿ=75000 kW

1548.9kJ

kg

=48.1kg

s

BCDJM5NCDJS:

• O@SDB>S #JCNCABC> *JSJ"H

• M>GJP NDN@Q@B *JSSBAN

• M>CPN?JS Q@BS"J ?@A

•

Q@B5>P #JMN "NGJ?N• DNB"QAANH@NCN GN5BC *>HC


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