A un condensador de una termoeléctrica entra vapor a 20 kpa y 95 por ciento de calidad, con un flujo másico de 20,000 kg/h. se va a enfriar con agua de un río cercano, pasándola por los tubos ubicados en el interior del condensador. para evitar la contaminación térmica, el agua del río no debe tener un aumento de temperatura mayor de 10 °c. si el vapor debe salir del condensador como líquido saturado a 20 kpa, determine el flujo másico del agua de enfriamiento requerido.
Respuestas
El flujo másico del agua del rió para enfriar el flujo del proceso es de ma = 297,19 kg/s
Explicación paso a paso:
Buscaremos valores en las tablas:
Entrada del fluido:
P3 = 20Kpa
m3 = 20 kg/h * 1h/60min*1min/60s = 5,55kg/s
x = 0,95
hf3 = 251,42 kJ/kg
hg3 = 2608,9 kJ/kg
T3 = 60,6 °C
Salida del fluido
P4 = 20 Kpa
x = 0
hf4 = 251,42 kJ/kg
T4 = 60,06°C
Estamos en presencia de un régimen permanente, por lo cual usaremos el Principio de la Primera Ley de la Termodinámica:
Q - W + ∑me.he - ∑mshs = Δu
calculamos entalpia especifica a la entrada del fluido
h3 = hf + x (hg-hf)
h3 = 251,42 kJ/kg + 0,95 ( 2608,9 kJ/kg - 251,42 kJ/kg)
h3 = 2491,026 kJ/kg
Suponiendo que el rió tiene una Temperatura ambiente de T1 = 20°C entonces la salida sera de T2 = 30°C
Entalpias del agua de rio en tabla (liquido saturado)
hf1@20°C = 83,915 kJ/kg
hf2@30°C = 125,74 kJ/kg
∑me.he = ∑mshs
m1h1 + m3h3 = m2h2 + m4h4
Donde: m1 = m2 = ma y m3 = m4 = mf
mah1 + mfh3 = mah2 + mfh4
ma (h1 - h2) = mf (h4 - h3)
ma = mf (h4 - h3) / (h1 - h2)
ma = 5,55kg/s ( 251,42 kJ/kg -2491,026 kJ/kg) / (83,915 kJ/kg - 125,74 kJ/kg)
ma = 297,19 kg/s