Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine ideal con recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 7000kPa, la sección de recalentamiento a 800kPa, y el condensador a 10kPa. La cantidad del vapor húmedo a la salida de ambas turbinas es de 93%. Determine la temperatura a la entrada de cada turbina y la eficiencia térmica del ciclo.

Respuestas

Respuesta dada por: tbermudezgomez28
30

La temperartura en cada una de las turbinas del ciclo es

T3 = 373.3 °C, T5 = 416.2 °C

El valor de a eficiencia termica del ciclo rankkine con recalentamiento es

n = 37.6%

Explicación:

En un ciclo rakine con recaentamiento se aprovecha los beneficios del incremento de presion de la caldera sin perjudicar su vida util

En tablas de propiedades termodinamicas ubicas la entalpia y volumen especifico del estado 1 (salida de Condenador entrada a la bomba)

@P1 = 10kPa

  • h1 = 191.81 kJ/kg
  • v1 = 0.001010 m³/kg

Calculamos el trabajo especifico de la bomba

W = v1 (P2 - P1)

W = 0.001010 m³/kg ( 7000kPa - 10kPa) (1kJ/1kPam³)

W = 7.06 kJ/kg

Calculams la entalpia a la entrada de la caldera

h2 = h1 + W

h2 = 191.81 kJ/kg + 7.06 kJ/kg

h2 = 198.87 kJ/kg

La calidad de salida de la caldera es x = 0.93

Con P4 = 800kPa nos vamos a tablas

  • hf = 720.81kJ/kg
  • hfg = 2047.5 kJ/kg
  • sf = 2.0457 kJ/kgK
  • sfg  = 4.6160 kJ/kgK

h4 = hf + xfg  

s4 = sf + xsfg   sustituimos los valores y obtenemos

h4 = 2625 kJ/kg

s4 = 6.3385 kJ/kgK    

El proceso 3 - 4 es isoentropico s3 = s4 = 6.3385 kJ/kgK

p3 = 7000kPa

en tabla de vapor sobrecalentado interpolamos y obtenemos

h3 = 3085.5 kJ/kg

T3 = 373.3 °C

En el estado 5 entrada de la segunda turbina tambien se encuentra en estado sobrecalentado, se efectua el mismo procedimiento desde el estado superior (Condensador)

Con P6 = 10kPa nos vamos a tablas

  • hf = 191.81kJ/kg
  • hfg = 2392.1kJ/kg
  • sf = 0.6492 kJ/kgK
  • sfg  = 7.4996 kJ/kgK

h6 = hf + xfg  

s6 = sf + xsfg   sustituimos los valores y obtenemos

h6 = 2416.4 kJ/kg

s6 = 7.6239 kJ/kgK    

El proceso 5 - 6 es isoentropico s6 = s5 = 7.6239 kJ/kgK    

p5 = 800kPa

en tabla de vapor sobrecalentado interpolamos y obtenemos

h5 = 3302 kJ/kg

T5 = 416.2 °C

Para determinar la eficiencia calculamos los calores de entrada y salida

Qe = (h3 - h4) + (h5 - h4) = 3563.6 kJ/kg

Qs = h6 -h1 = 2224.6 kJ/kg

n = 1 - Qs/Qe

n = 1 - 2224.6 kJ/kg/3563.6 kJ/kg

n = 0.3757

n = 37.6%

Preguntas similares