LICENCIATURA EN HIGIENE Y SEGURIDAD EN EL TRABAJOMÁQUINAS TÉRMICAS - TP 2 1.-¿Por qué la humedad excesiva en forma de vapor es inconveniente en las turbinas de vapor? ¿Cuál es el contenido de humedad más alto que se permite? El exceso de humedad provoca provoca erosión erosión en en las alabes de de la turbina. El contenido más alto es de una calidad X=0.85% 2.- Completar el siuiente cuadro! correspondiente al estado del vapor a la entrada de la turbina! en un ciclo de ran"ine. Presi#n $p $p% &emperatura $& $&% 'ntalp(a $h $h% 'ntrop(a $s $s% 2 )Pa *+,C *,2!2 /0/ +!*+ /0/./ )Pa ,,C 34!+ /0/ +!15 /0/./ !3 )Pa ,C +*+!3 /0/ +!31 /0/./
.- 'n un ciclo de 6an"ine simple ideal con aua como fluido de traba7o opera entre los l(mites de presi#n de 3 )Pa en la caldera 8 1,,/Pa en el condensador. 9a temperatura de entrada a la turbina es de *,:C. Calcular a.- 'l traba7o que produce la turbina. b.- 'l calor transferido a la caldera c.- 9a eficiencia térmica del ciclo.
Datos obte!"os "e tab#as "e $a%o&' 'ntrada a la turbina.$% P ; 3 )Pa ; 3,,, /Pa /Pa < &; *,:C =e tabla entrando con presi#n 3,,, /Pa 8 temperatura *,:C! tenemos> h ; 25!3 /0" $ es iual a h % s ; !+3* /0"./ alida de la turbina o 'ntrada al condensador $*% =e tabla 2 con p ;1,,/Pa h@ ; *1+!3 /0" $es iual a h 1% 8 hA ; 2+3 /0" s@ ; 1!, /0"./ 8 sA ; +!35 /0"./ v@ ; ,!,,1,* m " $ es iual a v1% a% B&6DEFG ; h H h* Fos falta h*. Como el estado de este punto se encuentra dentro de la campana! es vapor hImedo! es decir tiene &itulo.$no se conoce%. 'l enunciado dice que es un ciclo ideal! eso quiere decir que no existen irreversibilidades. Gnal(ticamente se expresa por la 2 le8 de la termodinámica! como que la 'ntrop(a del punto * es iual a la 'ntrop(a del punto . 9ueo la entrop(a dentro de la campana se obtiene> s* ; s@ J x* $ sA H s@%
1
s x
*
=
−
*
s K
sL− s K
Como s* ; s ; !+3* /0"./! 2!+3*
x *
=
+!35
K! k . K K! k . K
−
−
1!, 1!,
K! k . K K!
=
,!5,
k . K
Con el titulo conocido se puede calcular la entalp(a del punto *. h* ; h@ J x* $ hA- h@ % ; *1+!3 /0" J ,!5, $ 2+3 H *1+!3%/0"; h* ; 2**5!23 /0" 6eemplaMando en la ecuaci#n del traba7o. B&6DEFG; $25!3 H 2**5!23% /0". B&6DEFG; 42,!23 /0"
b% qentrada ; h H h2 Fos falta h2. h2 ; h1J B bomba
<
Fos falta el traba7o de la bomba B bomba; v1 $ p2 H p1 % ; ,!,,1,* m " $ 3,,, H 1,,%/Pa. B bomba ; 3!,5 /0" 9ueo
h2 ; *1+!3 /0" J 3!,5 /0" ; *22! /0"
Ghora si reemplaMamos en la formula del calor de entrada a la caldera. qentrada ; $25!3 H *22!% /0" qentrada ; 24*!5 /0"
c%
2
η
=
& "E#$ % entrada
;
& turbina
−
& bomba
% entrada
$42,!23 =
−
3!1% K! k
24*!5 K! k
=
,!24
N; ,!2+
*.- n ciclo de 6an"ine ideal con sobrecalentamiento con aua como fluido de traba7o opera entre los l(mites de presi#n de )Pa en la caldera 8 , /Pa en el condensador 8 temperatura a la entrada de la turbina de *,,C. =eterminar a.- 'l rechaMo de calor en el condensador. b.- 'l traba7o de la &urbina.
Datos obte!"os "e tab#a "e $a%o& . 'l punto es vapor sobrecalentado! de tabla &enemos! con p; )Pa 8 *,,C h; 21!+ /0" s ; !52 /0" 'l punto *! cae dentro de la campana! por lo tanto es vapor hImedo. Como la presi#n del condensado es de , /Pa en tabla 2 saturado! tenemos 24 /Pa 8 2 /Pa.! o sea de debe interpolar. =e dicha interpolaci#n se llea a determinar para el punto * los siuientes valores. h@ ; 245!1 /0" $ es iual a h 1% 8 hA ; 22*!3 /0" s@ ; ,!5*3 /0"./ 8 sA; +!+4 /0"./ a% qsalida ; h* H h1 Oalta h* ! este punto tiene titulo! para calcularlo utiliMamos la entrop(a del punto .
x *
s *
− s K = = sL− s K
$ !52
− ,!5*3% $ +!+4 − ,!5*3%
Para calcular la entalpia del punto *. h* ; h@ J x* $ hA H h@% ; 245!1 /0" J ,!44 $ 22*!3 H 245!1% /0" ; h* ; 2**!23 /0" 6eemplaMando qsalida ; $2**!23 H 245!1% /0" qsalida ;2,33!13 /0"
b%
B&6DEFG; h H h* ; $21!+ H 2**!23% /0" B&6DEFG; 44+!*3 /0"
3.- n ciclo de 6an"in posee una turbina que funciona con %&es!( "e et&a"a iual a 2 )Pa 8 eta#%)a de 135!5 /0". 9a sa#!"a "e #a t*&b!a se realiMa a 4, /Pa. Calcular a.- 9a temperatura de entrada a la &urbina. b.- &itulo a la salida de la &urbina. c.- &raba7o de la &urbina oluci#n a.- =e tabla con presi#n 2 )Pa! en la columna correspondiente a la entalp(a! busco h ;135!5 /0"! lueo hacia la iMquierda en la columna de temperatura teno &; ,:C b.- =e tabla anotamos la entrop(a del punto o sea la entrada de la turbina. s ; !55* /0" / 9ueo de tabla 2 para presi#n del condensador iual a 4, /Pa anotamos la entrop(a 8 entalp(a para los estados de saturaci#n. s@; 1!2 /0"./ < s@@; +!** /0" / < h@; 51!+ /0" < h@@; 23 /0" Ghora! teniendo en cuenta que la entrop(a s *;s ! determinamos el titulo del punto *.
x *
s *
− s K = = sL− s K
$ !55*
− 1!2% $ +! ** − 1! 2%
x*; ,!5 c.- 'l traba7o de la turbina será B&; h- h* Fecesito conocer la entalp(a a la salida de la turbina h* h*; h@Jx$h@@-h@% ; 51!+/0" J ,!5 $ 23 H 51!+% /0" ; h* ; 23,3!4 /0" 9ueo el traba7o será B&; $135!5 H 23,3!4% /0" ; B&; 3* /0"
*
k k
3
