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SERIE CICLOS DE POTENCIA

1. En una planta de potencia a vapor que opera en el ciclo Rankine, entra vapor a la turbina a

3 MPa y 350oC y es condensado en el condensador a una presión de 75 kPa. Si las

eficiencias adiabáticas de la bomba y de la turbina son de 80% cada una, determine la

eficiencia térmica del ciclo. Cambio de escenario: ¿Cuál sería el resultado si la presión de

la caldera fuese incrementada a 5 MPa?

2. En una planta de potencia de vapor que opera en un ciclo de Rankine con

recalentamiento, entra vapor a la turbina de alta presión a 15 MPa y 620oC y es

condensada en el condensador a una presión de 15 kPa. Si el contenido de humedad en la

turbina no debe exceder del 10%, determine (a) la presión de recalentamiento, y (b) la

eficiencia térmica del ciclo. Cambio de escenario: ¿Cuál sería el resultado si se cambiara la

tolerancia a la humedad en la turbina a 15%?

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3. En una planta de potencia de vapor que opera en el ciclo Rankine regenerativo ideal con

un calentador abierto alimentado por agua, entra vapor a la turbina a 15 MPa y 550°C y se

condensa en un condensador a una presión de 15 kPa. La extracción desde la turbina al

calentador ocurre a 1 MPa. Determine (a) la fracción de vapor extraída, y (b) la eficiencia

térmica del ciclo. Cambio de escenario: ¿Cuál sería el cambio en la eficiencia si la presión

de extracción se incrementara a 1.5 MPa? . Considere eficiencia isoentrópica de 0.9 para la

turbina y 0.85 para la bomba

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4. Un ciclo de Rankine que utiliza agua como sustancia de trabajo, opera entre las presiones de 3 MPa y 50 kPa. La temperatura del vapor a la entrada de la turbina es de 400 °C; determinar:

a. La eficiencia energética del ciclo b. La eficiencia exergética del ciclo de vapor c. La eficiencia de Carnot del ciclo de vapor

Considere eficiencia isoentrópica de la bomba de 0.8 y de la turbina de o.95

5. Para la planta termoeléctrica simple que se muestra en la figura,

(a) Determinar la eficiencia de Carnot (b) calcular potencia neta y eficiencia de 1era Ley (c) efectuar un análisis de acuerdo con la segunda ley.

6. Se considera una planta de potencia combinada gas-vapor que tiene una salida neta de potencia de 450 MW. La relación de presiones del ciclo de la turbina de gas es 14. El aire entra al compresor a 300K y a la turbina a 1 400 K. Los gases de combustión que salen de la turbina de gas se emplean para calentar el vapor a 8MPa hasta 400°C en un intercambiador de calor a 460K. Un calentador abierto de agua de alimentación se incorpora con el ciclo de vapor que opera a una presión de 0.6 MPa. La presión del condensador es de 20 kPa. Suponga que todos los procesos de compresión y expansión son isoentrópicos y determine a) la relación de las tasas de flujo másico del aire y del vapor, b) la tasa requerida de entrada de calor en la cámara de combustión y c) la eficiencia térmica del ciclo combinado.