ETER2_U2_A2_SEMB - Sergio Marquez Barrios

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Termodinámica 2 
ER-ETER2-1901-B1-001 
 
Javier Hernández Pérez 
 
Unidad 2 
Ciclos Termodinámicos 
 
Actividad 2 
Aplicando los ciclos de potencia 
 
SERGIO ADRIÁN MÁRQUEZ BARRIOS 
ES172011571 
Febrero, 2019 
 
 
 
2 
 
Resuelve los siguientes ejercicios: 
 
• La caída en entalpía adiabática a través del impulsor primario de un ciclo de 
Rankine es 800kJ/kg. La entalpía del vapor suministrado es 2800 kJ/kg. Si la 
contrapresión es 0.1 bar. Determine el consumo de vapor específico y la eficiencia 
térmica. 
 
Datos: 
Caída de entalpía = Δh3-4= 800 kJ/kg 
Entalpía de vapor = h3 = 2800 kJ/kg 
Contrapresión = p4 = p1 = 0.1 bar 
Consumo de vapor específico = ? 
Eficiencia térmica = ƞ = ? 
 
wT = h3 - h4 
wT= 800 kJ/kg 
 
h4 = h3 - wT 
h4 = 2800 kJ/kg - 800 kJ/kg = 2000 kJ/kg 
 
p4 = p1 = 0.1 bar 
h1 = 191.83 kj/Kg 
 
qcond = h4 – h1 
qcond = 2000kJ / kg -191.83kJ / kg = 1808.17 kJ/kg 
 
wB = h2 - h1 
0 = h2 - h1 
h1 = h2 = 191.83kJ / kg 
 
qcald = h3 - h2 
qcald = 2800kJ / kg -191.83kJ / kg = 2608.17kJ / kg 
 
 
 = 1- 
�����
�����
= 1- 
����.���� / �� 
����.���� / �� 
= 1- 0.6932 = 0.3067 = 30.67% 
 
 
CVE=
� ��
��� ��
= 
� ��
��� ��.�
= 
� ��
(��� 
���
��
)�
=
� ��.��
(��� ���)�
∗
���� �
� ��
= 4.5
 ��.��
�����
= 4.5
 ��
����
�
�
= 
 
��� = 4.5
 ��
���
 
 
 
 
 
3 
 
 
• A la turbina de un ciclo de Rankine ideal entra vapor sobrecalentado a 35 bar de 
presión y 450°C y sale del condensador como líquido saturado a 0.1 bar. 
 
Determina: 
a) El rendimiento térmico. 
b) El flujo másico de vapor necesario en kg/h. 
c) El flujo de calor suministrado al ciclo en MW. 
d) El flujo másico de agua de refrigeración en kg/h, si ésta 
aumenta su temperatura desde 18 hasta 30°C. La potencia 
neta de salida es 110MW. 
 
Presión a la entrada de la turbina = p3 = p2 = 30 bar 
Presión a la entrada de la turbina = p3 = p2 = 35 bar 
Temperatura a la entrada de la turbina = 500°C 
Temperatura a la entrada de la turbina = 450°C 
Presión a la salida del condensador = p1 = 0.1 bar 
Rendimiento término = ƞ = ? 
Flujo másico de vapor = ṁ = ? 
Flujo de calor = Q = ? 
Flujo másico de agua de refrigeración = ṁH2Oenf = ? 
 
Por tanto: 
h3 = 3338.1 
��
��
 
s3 = 7.0074 kJ/kg-°K 
h1 = 191.83 
��
��
 
 
vliq = 1.0102x10-3 
��
��
 
 
wB = vliq ( p2 - p1 ) 
 = 1.0102x10-3 
��
��
 (35 ��� − 0.1 ���) 
∴1 kPa = 1000 N/m2 = 0.01 bar 
 = 1.0102x10-3 
��
��
 (35 ��� − 0.1 ���) �
����
�
��
�.�� ���
� 
wB = 3525.5 
��
��
= 3525.5 
�
��
 = 3.5255 
��
��
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
wB = w1-2 = h2 – h1 
h2 = wB + h1 
h2 = 3.5255 
��
��
 +191.83 
��
��
 = 195.3555 
��
��
 
 
qcal = h3 - h2 = 3338.1 
��
��
 -195.3555
��
��
= 3142.7445
��
��
 
 
s3 = s4 = 7.0074 kJ/kg-°K 
s4Liq = 0.6493 kJ/Kg-°K 
s4Liq-gas = 8.1502 kJ/Kg-°K 
 
s4 = s4Liq + x(s4Liq-Gas - s4Liq) 
 
7.0074 
��
��
 - K = 0.6493
��
��
 -K + x(8.1502
��
��
- K - 0.6493
��
��
 - K) 
x = 
�.���� ��/���°� � �.������/���°�
�.������/�� � °� � �.������/�� � °�
 = 
�.����
�.����
= 0.8476 = 84.76 % 
h4 = h4Liq + x(h4Liq–Gas) 
h4liq = 191.83 
��
��
 
hLiq-gas = 2392.8 
��
��
 
 
h4 = h4Liq + x(h4Liq–Gas) = 191.83 
��
��
 + 0.8476 (2392.8 
��
��
) =2219.96 
��
��
 
 
wT = h3 - h4 = 3338.1 
��
��
 - 2219.96
��
��
 = 1118.14 
��
��
 
 
� = 1 −
�����
�����
= 1 −
����.�� 
��
��
 ����.��
��
��
����.� 
��
��
����.���� 
��
��
 = 1 −
����.��
��
��
����.����
��
��
 = 1-0.6453 = 0.354 = 35.4% 
 
�̇ = 
�̇
�̇
 donde �̇ (����� ������ �� �����); �̇(�������� ���� �� ������); �̇(������� ���� �� ������) 
 
�̇ = 
�����
�����
= 
��������
1118.14 
��
��
−3.5255
��
��
 = 
���������
1114.6145 
��
��
= 98.6888 
��
�
 (
���� �
� �
) = 355276.8 
��
�
 
 
�̇ = �̇qcal donde �̇(flujo de calor suministrado al ciclo); �̇ (flujo másico de vapor); qcal 
(calor suministrado al ciclo o caldera). 
 
�̇ = �̇qcal = (355276.8 ��
�
)(3142.7445
��
��
) = 1116544209.1776
��
��
 �
 � �
���� �
� = 11313880.2
��
�
=
11.31 �� 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
hA = 75.58 
��
��
 
hB = 125.79 
��
��
 
 
�̇����� = �̇������������� 
�̇(ℎ� − ℎ�) = �̇������(ℎ� − ℎ�) 
 
�̇������ = 
355276.8 
��
ℎ
̇
�����.��
��
��
����.�� 
��
��
�
(125.79
��
��
�75.58 
��
��
)
= 14350661.72 ��
�
= �4350 
���
�