Question

Calcula el trabajo real que entregan las siguientes turbinas y dibuja su diagrama T-s. Considera que su eficiencia isentrópica es de 90% • Turbina que recibe vapor a 20 MPa y 500 °C y entrega el fluido de trabajo a 15 kPa • Turbina que recibe vapor a 10 MPa y lo entrega como líquido saturado a la presión atmosférica

Answer 1

El trabajo real que entregan las turbinas son

A) Wreal = 1133.782 kJ/kg

B) Wreal = 630.09 kJ/kg

Explicación:

A)

• Estado 1

P = 20MPa

T = 500°C  En tablas de propiedades termodinamicas de agua

Vapor sobre calentado

h1 = 3241.2 kJ/kg

s1 = 6.1446 kJ/kgK

Ecuacion de eficiencia isentropica de una turbina

η = Wreal/Wideal * 100%

η = (h1  - h2)/(h1 - h2s) * 100%

Como el proceso es isentropico

• Estado 2

s1 = s2s = 6.1446 kJ/kgK

P2 = 15kPa Tablas en condiciones de mezcla

• sf = 0.7549 kJ/kgK
• sfg = 7.2522 kJ/kgK
• hf = 225.94 kJ/kg
• hfg = 2372.3 kJ/kg

Calculamos la calidad a la salida de la turbina

x = s-sf/sfg

x = (6.1446 kJ/kgK - 0.7549 kJ/kgK)/7.2522 kJ/kgK

x = 0.74

Calculamos entalpia isentropica

h = hf + xhfg

h2s = 225.94 kJ/kg + 0.74(2372.3 kJ/kg)

h2s = 1981.442 kJ/kg

Wideal = h1 - h2s = 3241.2 kJ/kg - 1981.442 kJ/kg

Wideal = 1259.758 kJ/kg

90% = Wreal/1259.758 kJ/kg * 100%

Wreal = 1133.782 kJ/kg

B)

Ausencia de datos:

T = 500°C

La salida no puede ser liquido saturado, debe ser mezcla con alto valor de calidad o vapor saturado (trabajaremos con este)

• Estado 1

P = 10MPa

Vapor sobrecalentado

hg = h1 = 3375.1 kJ/kg

• Estado 2

P2 = 100kPa Tablas en condiciones de Vapor saturado

• h2s = 2675 kJ/kg entalpia isentropica

Wideal = 3375.1 kJ/kg - 2675 kJ/kg

Wideal = 700.1 kJ/kg

90% = Wreal/700.1 kJ/kg * 100%

Wreal = 630.09 kJ/kg