UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

FUERZA MOTRIZ TERMICAPROBLEMAS DE CICLO RANKINE

Prof. Ing. José Quispealaya Hernández

1. Un ciclo Rankine ideal trabaja con vapor de agua saturado a 18 bar, siendo la presión de descarga 0,08 bar. Considerando la unidad de masa. Determinar:a). El trabajo de expansión de la Turbinab). El trabajo en la bombac). La eficiencia del ciclod). La Temperatura media del ciclo

2. En un ciclo Rankine, el vapor entra en la Turbina a la presión de 20 bar, y título de 99,2%. La presión en el condensador es de 0,1 bar. Calcular:a). El trabajo necesario para el funcionamiento de la bombab). El calor suministrado al fluidoc). El rendimiento térmico de la instalación

3. Calcular el trabajo isoentrópico en la turbina y en la bomba, y los rendimientos bruto y netos del ciclo Rankine, cuyos datos son los siguientes p1=158,9 bar, T1=538°C, p2=0,05 bar. Interesa también conocer el título del vapor a la salida de la turbina.

4. Una instalación de una turbina de vapor funciona de acuerdo con el ciclo Rankine; la presión en la caldera es de 84 bar, la temperatura en la entrada de la turbina es de 500°C y la presión en el condensador es de 0,05 bar. Compárense los rendimientos térmicos de los ciclos, suponiendo, primero, que el trabajo para el accionamiento de la bomba es despreciable, y después, que no lo es.

5. Un ciclo Rankine con recalentamiento ideal, tiene vapor de suministro a la turbina de alta sobrecalentado a una presión de 50 bar y una temperatura de 400°C. Se extrae vapor de la turbina de alta a una presión de 8 bar y se recalienta a una temperatura de 400°C, antes de retornar a la turbina de baja. La presión en el condensador es de 0,075 bar, Determine la eficiencia del ciclo (considerar un proceso de expansión isoentrópica en la turbina).

6. Considerar una planta de Generación de vapor de ciclo regenerativo, la cual emplea un calentador de tipo abierto, en donde la presión y la temperatura del vapor a la entrada de la turbina son respectivamente 35 bar y 500°C. La presión de vapor en la extracción es de 3

FUERZA MOTRIZ TERMICA Ing José Quispealaya Hernández

bar y la presión en el condensador es de 0.083 bar. Calcular la eficiencia térmica del ciclo. Considerar expansión isoentrópica en la turbina y despreciable el trabajo de las bombas.

Diagrama Problema 6

7. Vapor de agua a una presión de 150 bar y temperatura de 550°C es expandido en una turbina de alta presión hasta 20 bar y luego es recalentado a 500°C y expandido en las Turbinas intermedia y de baja presión hasta la presión del condensador de 0,075 bar. Hay cinco alimentadores de agua, una extracción de la turbina de alta presión a 50 bar, 3 extracciones de la turbina intermedia a 10 bar, 5 bar y 3 bar respectivamente, y una de la turbina de baja presión a una presión de 1,5 bar. El calentador intermedio es el desaireador y todos los otros calentadores son cerrados. Asumiendo condiciones ideales, determinar:a). La eficiencia del ciclob). La temperatura del alimentador de agua al ingreso del generador de vaporc). El flujo de vapord). El flujo de vapore). La calidad del vapor en la turbinaf). La potencia de salida si el flujo de vapor es 300 Ton/hora.

Lima, 04 Febrero 2014