trabajo ciclo de potencia

8/19/2019 Trabajo Ciclo de Potencia

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EJERCICIO:

En un ciclo de potencia se realiza una extracción a una presión de 65kg/cm 2 y el vapor

resultante se expande hasta 25kg/cm2. Esta turbina se encuentra a una presión de 200

kg/cm2, el vapor que sale a la presión de 25kg/cm2 es recalentado y es conducido hacia

una turbina en donde se realiza la expansión hasta una presión de 10kg/cm2 obteniendouna calidad de 98 % e ingresa hacia un condensador; en la descarga se obtiene un líquido

subenfriado de las cuales este líquido será bombeado hacia un calentador donde se

mezcla con el vapor de extracción, este calentador se encuentra a la presión de 65

kg/cm2. Este líquido subenfriado obtenido en la descarga se bombea a un caldero para

obtener vapor sobrecalentado a 415 ºC. El flujo de masa recorrido es de 1000kg/h y la

masa de flujo de vapor restante es su 5ta parte. Determinar la potencia que realizan

ambas turbinas y determinar también la eficiencia térmica del ciclo.

Solución:

Diagrama de ciclo de potencia:



Calentador

Caldero

Turbina 1

Turbina 2

Condensador

P1 = 65 kg/cm2

P2 = 25 kg/cm2

P3 = 25 kg/c

P4 = 10 kg /cm2

P5 = 10 kg /cm2

P6 = 65 kg / cm2

P7 = 65 kg/cm2

P8 = 200 kg/cm2

T = 415 ºC P9 = 200kg/cm2

1

2

3

45

6

7

8

9

Bomba 1

Bomba 2



Balance isoentrópico en las turbinas:

Balance de energía en la 1ra turbina:

ℎ = 5 × ℎ + 4

5 × ℎ +

= ℎ − ℎ5 − 4ℎ

5

Hallando las entalpias:

P9= 200kg/cm2 En las tablas de vapor sobrecantado, ubicamos dichos valores y

T9= 415°C determinamos el valor de h9= 696.05 kcal/kg y s9= 1.3611

kcal/kg°C.

También diremos que: s9 =s1 =s2 = 1.3611 kcal/kg °C ya que son isoentrópicos.

Comparando a la presión de 65kg/cm2

dicha entropía de s9 diremos que se encuentra a unestado de vapor húmedo, por lo que hallamos su calidad.

sf = 0.7316 kcal/kg °C = +

sg = 1.3991 kcal/kg °C 1.3611 = 0.7316+0.6675

sfg = 0.6675 kcal/kg °C = 0.94

Entonces la calidad obtenida es de 94%.

Teniendo la calidad determinamos la h1.

ℎ = ℎ + ℎ

ℎ = 294.8+0.94369.42

ℎ = 642.05 /

Teniendo nuestra entropía 2 que es igual a 1.3611 kcal/kg °C, también observamos que se

encuentra en estado de vapor húmedo.

Así que determinamos su calidad.

sf = 0.6090 kcal/kg °C = +

sg = 1.4946 kcal/kg °C 1.3611 = 0.6090+0.8856

sfg = 0.8856 kcal/kg °C = 0.85

Entonces la calidad obtenida es de 85%.

Teniendo la calidad determinamos la h2.

ℎ = ℎ + ℎ

ℎ = 229.26+0.85439.9

ℎ = 603.175 /

Como ya contamos con los valores de h1, h2 y h9.



Podemos calcular la potencia en la 1ra turbina.

= 696.05/ − 603.1755 − 4642.05

5

= 61.775

= 1000ℎ × 61.775

= 61775ℎ

Balance de energía en la 2da turbina:

5 × ℎ =

5 × ℎ +

= 5 ℎ − ℎ

Hallando las entalpias:

P3= 25kg/cm2

Teniendo la calidad de 70% para la P4 = 10kg/cm2, busco su entropía y entalpía.

sf = 0.5104 kcal/kg °C = +

sg = 1.5726 kcal/kg °C = 0.5104 + 0.981.0622

sfg = 1.0622 kcal/kg °C = 1.5544kcal/kg °C

Y para la entalpía:

ℎ = ℎ + ℎ

ℎ = 182.06+0.98663.27

ℎ = 832.065 /

Si s4 = s3 = 1.5514kcal/kg °C. Viendo en las tablas se encuentra a una temperatura de

271.1°C.

P3 = 25kg/cm2 y h3 = 702.49kcal/kg.

Como ya contamos con los valores de h1, h2 y h9.

Podemos calcular la potencia en la 2da turbina.

= 5 832.065/ −702.49/

= − 1000ℎ × (25.915

) = 25915/ℎ



Ahora balance de energía en el condensador:

Para eso buscamos en las tablas de líquido- saturado a una presión de P5 = 10 kg/cm2 su

entalpía, la entropía y su volumen:

ℎ = 182.06

= 0.5104 .

= 0.00113

Balance en el condensador, para determinar la pérdida en el condensador.

5 ℎ + =

5 ℎ

= 5 ℎ − ℎ

= 10005

ℎ 182.06−832.065

= 130001

Balance en la bomba 2:

= 65 /

→ = −

= − 1005 .

ℎ ×0.00113 65 − 10

× 101

= − 291.101ℎ

5 ℎ =

5 ℎ + → =

5 ℎ − ℎ

−291.101 ℎ = 1000

5 × ℎ ℎ −182.06

ℎ = 180.6045/ Entra como líquido subenfriado.

Balance en el calentador:

5 (ℎ − 4ℎ

5 ) = ℎ

1

5 (180.6045

+

4

5 ×642.05

) = ℎ = 138.8489



Balance en la bomba 1.

= → = 0.00133

ℎ = ℎ + → = − −

= −1000 ℎ ×0.00133 200 − 65 2

= −1000 ℎ ×0.00133

135 2 × 102

1 × 427 −

= − 4204.9180ℎ

= ℎ − ℎ

−4204.9180

ℎ = 1000ℎ × ℎ − 1000

ℎ ×138.8489

ℎ = 134.64/

Balance en el caldero:

ℎ + = ℎ

= ℎ − ℎ

= 1000 ℎ ×69.05

−113.64

= 561410/ℎ

Balance en el recalentador:

ℎ = ∗ =

ℎ ∗ = ℎ −

ℎ

∗ = 1000

ℎ 702.49

−602.175

∗ = 20063 ℎ

Y la eficiencia de ciclo sería:

= + ∗ + + ∗

= 561410

ℎ +20063 ℎ −1300

561410+20063

= 0.7764

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