Problemas Turbinas a Vapor (1)

PROBLEMAS TURBINAS A VAPOR FECHA PRESENTACION: 1.- En un ciclo Rankine el vapor sale de la caldera y entra a la turbina a 30 bar. La presión en el Condensador es de 0.1 bar. Se solicita: a) Determinar el trabajo de la bomba (WB), el trabajo de la t urbina (WT), eficiencia y la Temperatura media de transmisión de calor al ciclo. b) Si existiera un sobrecalentamiento del vapor hasta 600 ºC, determine la eficiencia del ciclo Rankine y su temperatura media de transmisión de calor al ciclo.

2.- Al emplear el ciclo Rankine con r ecalentamiento de vapor se observa que el vapor sale de la caldera y entra a la turbina a 40 Bar y 450 ºC ; después de la expansión en la turbina a 4 Bar, el vapor se recalienta a 450 ºC y después se expande a la presión baja de la turbina de 0.074 Bar. Determinar el rendimiento del ciclo.

3.-En un ciclo Rankine regenerativo que utiliza vapor como sustancia de t rabajo. El vapor sale de la caldera y entra a la t urbina a 40 bar y a 4 50 ºC; después de la expansión ex pansión hasta 4 bar, algo de vapor se extrae de la turbina para calentar el agua de alimentación, en un calentador de contacto directo. La presión en el calentador es de 4 bar y el agua sale como liquido saturado a 4 bar. El vapor no extraído se expande hasta 0.074 bar. Calcular el rendimiento del ciclo.

4.-Un ciclo rankine con dos etapas de regeneración y una etapa para el recalentamiento. El vapor ingresa a la turbina a 70 bar y 550 ºC, luego el vapor se expande isotrópicamente hasta 20 bar, punto donde se extrae una fracción de vapor para el regenaramiento del agua de alimentación a la caldera, y el resto se vuelve a sobrecalentar a presión constante hasta alcanzar los 540 ºC. El vapor se expande isentropicamente hasta 4 bar, donde se retira una fracción para el regeneramiento del agua a presión baja; el resto se expande isentropicamente en la turbina hasta 0.075 bar, presión con la que entra al condensador. Calcular la eficiencia térmica total. La bomba de alimentación se localiza después del calentador de la segunda etapa Grafico

5.- En una planta térmica que trabaja c on el ciclo Rankine regenerativo y con recalentamiento, se producen 25 000 kW. El vapor sufre un recalentamiento a 3 bar y la extracción ocurre a 1.5 bar para el calentador de mezcla. El vapor que ingresa al turbogenerador(Turbina generador de corriente) se encuentra a 24 bar y 370 ºC. La temperatura del vapor después del recalentamiento es de 370 ºC y la presión en el condensador es de 0.07 bar. Considere ciclo real con la siguientes eficiencias. - De expansión de la turbina : 83 5 ( para TAP y TBP) - Mecanica de la turbina : 90 % - Del generador de corriente : 95 % - Del generador de vapor (caldera) : 82 % Determinar : a) Eficiencia térmica del ciclo y de la planta. b) El flujo de vapor y el consumo e specifico de vapor c) Trazar los diagramas T-s y h-s del ciclo. Grafico

6.- La planta mostrada en la figura adjunta deberá desarrollar una potencia de 20 000 kW y además deberá proporcionar 19 x 106 kJ/hr para procesos industriales. Los datos reales medidos en la planta e stán dados en la tabla adjunta. PUNTO 1 a 2 3 b 4

PRESION (BAR) 35 4 2 2 0.34 0.07

TEMPERATURA ºC 315

HUMEDAD (%) 2 4.6

182

Eficiencia mecánica de la turbina : 90 % Eficiencia de la caldera : 85 % Poder calorífico del combustible : 41 853 kJ/kg Se solicita: a) Trazar el diagrama T-s b) ¿ Calculo del flujo másico del combustible (kg/s)? Grafico.

1.5 6.3

7.- En un ciclo Rankine con sobrecalentamiento el vapor sale de la caldera y entra en la turbina esta a 20 bar y 400 ºC, la presión del condensador es 0.08 bar. Determine para este ciclo: a) El rendimiento térmico b) El trabajo neto desarrollado por unidad de masa(kJ/kg) c) El calor absorbido por unidad de masa(kJ/kg) d) El calor cedido por unidad de masa(kJ/kg) Grafico

8.- En un ciclo Rankine con sobrecalentamiento y recalentamiento se utiliza vapor de agua como fluido de trabajo. El vapor entra en la primera etapa de la turbina a 80 bar y 480 ºC y se expande hasta 0.7 Mpa. Este se recalienta hasta 440 ºC antes de entrar a la segunda etapa de la turbina, donde se expande hasta la p´resion del condensador de 0 .008 Mpa. La potencia neta obtenida es 100 MW. Determine: a) El rendimiento térmico del ciclo b) El flujo másico de vapor en kg/h c) El calor cedido por el fluido de trabajo QS a su paso por el condensador, en MW Grafico

9.- Consideremos un ciclo rankine regenerativo con un c alentador abierto del agua de alimentación. El vapor de agua entra a la turbina a 8.0 Mpa y 480 ºC y se expande hasta 0.7 Mpa donde parte de este vapor es extraido y enviado al calentador abierto del agua de alimentación que opera a 0.7 Mpa. El resto de vapor se expande en la segunda e tapa de la turbina hasta una presión del condensador de 0.008 Mpa. La salida del calentador es liquido saturado a 0.7 Mpa. La eficiencia isoentropica de cada etapa de la turbina es del 85 %. Si la potencia neta del ciclo es de 100 MW. Determine: a) Rendimiento térmico del ciclo b) El flujo de masa de vapor que entra en la primera etapa de la turbina, en kg/h Grafico