En una turbina se expande vapor estable a una relación de 25000 kg/h, ingresa a 8 MPa y 450° C y sake a 50 kPa como vapor saturado. Si la potencia generada por la turbina es de 4 MW, determine la rapidez de generación de entropía en este proceso. Suponga que el medio circundante está a 25° C.
Respuestas
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Respuesta:
P_1=6 MPa
T_1=450 °C
m=2500 kg/h
P_2=20 kPa
W=4MW
Solución: Buscamos en las tablas de propiedades termodinámicas del agua
Para vapor sobre calentado
s = 6.5579 kJ/kgK
h = 3273.3 kJ/kg
Para vapor saturado
s=7.5930 kJ/kgK
h=2645.2 kJ/kg
Calculamos el calor
∆E=∆W-∆Q
mh_1=∆Q+∆W+mh_2
-∆Q=∆W+〖mh〗_2-〖mh〗_1
Para manejar las mismas unidades
25000 kg/h x 1h/3600s=6.94 kg/s
4 MW x (1000kJ/s)/1MW=4000 kJ/s
-∆Q=4000 kJ/s+6.94 kg/s (2645.2-3273.3) kJ/kg
-∆Q=4000 kJ/s+6.94 kg/s (-628.1 kJ/kg)
-∆Q=4000 kJ/s+(-4359.014 kJ/s)
-∆Q=-359.014 kJ/s
∆Q=359.014 kJ/s ∆Q=359.014 kW
∆S=ms_1-ms_2+∆Q/T
∆S=m(s_2-s_1 )+∆Q/T
T_amb=25 °C+273.15=298.15 K
∆S=6.94kg/s (7.5930-6.5579) kJ/kgK+(359.014 kW)/(298.15 K)
∆S=6.94kg/s (1.0351) kJ/kgK+(359.014 kW)/(298.15 K)
∆S=7.18 kW/K +1.204kW/K
∆S=8.38 kW/K
Explicación: