Capítulo 10: Ciclos de potencia de vapor y combinados

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.92 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.92 ¿Qué es un ciclo binario de potencia? ¿Cuál es su propósito? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.91 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.91 ¿Cuál es la diferencia entre el ciclo binario de potencia de vapor y el ciclo combinado de potencia de gas-vapor? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.90 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.90 Considere un ciclo combinado de potencia de gasvapor. El ciclo de gas es un ciclo Brayton simple que tiene una relación de presiones de 7. El aire entra al compresor a 15 °C a razón de 10 kg/s,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.89 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.89 Reconsidere el problema 10-88. Usando software EES (u o tro), estudie los efectos de la relación de presiones del ciclo de gas al variar de 10 a 20 sobre la relación de flujo de gas a flujo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.88 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.88 Considere una planta eléctrica de ciclo combinado de gas-vapor que tiene una producción neta de potencia de 280 MW. La relación de presiones del ciclo de turbina de gas es 11. El aire entra al compresor a 300…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.87 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.87 Determine cuáles componentes del ciclo combinado del problema 10-85 son los que más desperdician potencial de trabajo. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.86 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.86 Se agrega un regenerador ideal a la porción de ciclo de gas del ciclo combinado del problema 10-85. ¿Cuánto cambia esto la eficiencia de este ciclo combinado? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.85 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.85 Un ciclo de potencia combinado de gas-vapor usa un ciclo simple de turbina de gas para el ciclo de aire y un ciclo Rankine simple para el ciclo de vapor de agua. El aire atmosférico entra a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.84 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.84 Reconsidere el problema 10-83. Usando software EES (u otro), estudie los efectos de la relación de presiones del ciclo de gas al variar de 10 a 20 sobre la relación de flujo de gas a flujo de vapor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.83 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.83 Considere una planta eléctrica de ciclo combinado de gas-vapor que tiene una producción neta de potencia de 450 MW. La relación de presiones del ciclo de turbina de gas es 14. El aire entra al compresor a 300…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.82 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.82 ¿Por qué el ciclo combinado de gas-vapor es más eficiente que cualquiera de los ciclos operados por sí solos? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.81 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.81 En los ciclos combinados de gas-vapor, ¿Cuál es la fuente de energía para el vapor? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.80 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.80 Una ciudad grande usa un ciclo de vapor Rankin modificado con un calentador cerrado de agua de alimentación y un calentador de proceso que se muestra en seguida para suministrar a los edificios vecinos agua caliente para los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.79 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.79 Se genera vapor de agua en la caldera de una planta de cogeneración a 600 psia y 800 °F a razón de 18 lbm/s. La planta debe producir potencia al mismo tiempo que satisface las necesidades de vapor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.78 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.78 Reconsidere el problema 10-77. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto de la presión de extracción de vapor de la turbina para usarlo en el calentador de proceso y el calentador abierto de agua de alimentación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.77 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.77 Considere una planta eléctrica de cogeneración modificada con regeneración. El vapor de agua entra a la turbina a 9 MPa y 400 °C, y se expande a una presión de 1.6 MPa. A esta presión, 35 por ciento…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.76 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.76 Se genera vapor de agua en la caldera de una planta de cogeneración a 10 MPa y 450 °C a un flujo estacionario de 5 kg/s. En operación normal, el vapor se expande en una turbina a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.75 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.75 Una planta grande de procesamiento de alimentos necesita 1.5 lbm/s de vapor saturado de agua o ligeramente sobrecalentado a 140 psia, que se extrae de la turbina de una planta de cogeneración. La caldera genera vapor a 800…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.74 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.74 El vapor de agua entra a la turbina de una planta de cogeneración a 7 MPa y 500 °C. Una cuarta parte del vapor se extrae de la turbina a una presión de 600 kPa para calentamiento de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.73 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.73 ¿Cuál es la diferencia entre cogeneración y regeneración? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.72 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.72 Considere una planta de cogeneración para la cual el factor de utilización es 0.5. ¿La destrucción de exergía asociada con esta planta puede ser cero? Si es que sí, ¿bajo cuáles condiciones? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.71 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.71 Considere una planta de cogeneración para la que el factor de utilización es 1. ¿La irreversibilidad asociada con este ciclo es necesariamente cero? Explique. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.70 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.70 ¿Cómo se define el factor de utilización ∈u para plantas de cogeneración? ¿Podría ∈u ser igual a 1 para una planta de cogeneración que no produce potencia? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.69 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.69 El recurso geotérmico está disponible como líquido saturado a 230 °C. El líquido geotérmico se saca del pozo de producción a razón de 230 kg/s y se estrangula de la cámara de vaporización instantánea a una presión de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.68 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.68 ¿Cuál componente del ciclo Rankine ideal regenerativo del problema 10-49E pierde la mayor cantidad de potencial de trabajo? Este ciclo rechaza calor a un río cuya temperatura es 60 °F, y la fuente está a 800 °F. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.67 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.67 Reconsidere el problema 10-66. Usando software EES (u otro), resuelva este problema mediante la herramienta de ingreso de datos de ventana de EES. Incluya los efectos de las eficiencias de turbina y bomba para evaluar las irreversibilidades asociadas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.66 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.66 Determine la destrucción de exergía asociada con cada uno de los procesos para el ciclo Rankine con recalentamiento que se describe en el problema 10-35. Suponga una temperatura de fuente de 1.500 K y una temperatura de sumidero…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.65 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.65 ¿Cuál componente del ciclo Rankine ideal con recalentamiento del problema 10-33 ofrece la mejor oportunidad para recuperar el potencial perdido de potencia? El sumidero está a 10 °C, y la fuente está a 600 °C. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.64 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.64 Determine la destrucción de exergía correspondiente al proceso de rechazo de calor en el problema 10-21. Suponga una temperatura de fuente de 1 500 K y una temperatura de sumidero de 290 K. También determine la exergía del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.63 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.63 Calcule la destrucción de exergía en cada uno de los componentes del ciclo Rankine ideal simple del problema 10-17E cuando el calor se rechaza a un lago a 40 °F, y el calor lo suministra un depósito de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.62 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.62 ¿Cómo se puede mejorar la eficiencia según segunda ley de un ciclo Rankine ideal simple? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.61 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.61 Abajo se muestra un ciclo ideal de vapor Rankine modificado con dos calentadores cerrados de agua de alimentación. El ciclo de potencia recibe 50 kg/s de vapor a la entrada de alta presión de la turbina. Los estados…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.60 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.60 Una planta termoeléctrica de vapor de agua opera en el ciclo Rankine regenerativo con recalentamiento con un calentador cerrado de agua de alimentación. El vapor entra a la turbina a 8 MPa y 500 °C a razón de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.59 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.59 Reconsidere el problema 10-58. Usando software EES (u otro), investigue los efectos de las eficiencias de la turbina y de la bomba cuando varían de 70 a 100 por ciento sobre el flujo másico y la eficiencia térmica.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.58 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.58 Considere un ciclo Rankine ideal regenerativo de vapor de agua con dos calentadores de agua de alimentación, uno cerrado y uno abierto. El vapor entra a la turbina a 10 MPa y 600 °C y sale hacia el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.57 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.57 Reconsidere el problema 10-53. Usando software EES (u otro), determine cuánto calor adicional se debe suministrar a la caldera cuando la eficiencia isentrópica de la turbina antes y después del punto de extracción es 90 por ciento y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.56 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.56 Determine la eficiencia térmica del ciclo Rankine regenerativo del problema 10-53 cuando la eficiencia isentrópica de la turbina antes y después del punto de extracción de vapor es 90 por ciento y el condensado del condensador se subenfría…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.55 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.55 Determine la eficiencia térmica del ciclo Rankine regenerativo del problema 10-53 cuando la eficiencia isentrópica de la turbina es 90 por ciento antes y después del punto de extracción de vapor. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.54 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.54 Reconsidere el problema 10-53. Usando software EES (u otro), determine la presión óptima de purga para el calentador cerrado de agua de alimentación que maximice la eficiencia térmica del ciclo. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.53 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.53 Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo ideal Rankine regenerativo con un calentador cerrado de agua de alimentación como se muestra en la figura. La planta mantiene la entrada a la turbina…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.52 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.52 Una planta eléctrica de vapor opera en un ciclo ideal regenerativo Rankine con dos calentadores abiertos de agua de alimentación. El vapor entra a la turbina a 10 MPa y 600 °C y escapa al condensador a 5…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.51 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.51 Reconsidere el problema 10-49E. Usando el software EES (u otro), determine la presión óptima de extracción para el calentador abierto de agua de alimentación para elevar al máximo la eficiencia térmica del ciclo. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.50 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.50 Determine el cambio en eficiencia térmica del ciclo en el problema 10-49E, cuando el vapor suministrado al calentador abierto de agua está a 60 psia en vez de 40 psia. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.49 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.49 El ciclo ideal regenerativo Rankine con un calentador abierto de agua de alimentación usa agua como fluido de trabajo. La entrada a la turbina se opera a 500 psia y 600 °F, y el condensador a 5 psia.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.48 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.48 El calentador cerrado de agua de alimentación de un ciclo regenerativo Rankine debe calentar agua a 7 000 kPa desde 260 °C hasta líquido saturado. La turbina suministra a esta unidad vapor de purga a 6 000 kPa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.47 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.47 El vapor de extracción de turbina entra a un calentador abierto de agua de alimentación de un ciclo regenerativo Rankine a 20 psia y 250 °F, mientras que el agua fría de enfriamiento entra a 110 °F. Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.46 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.46 Invente un ciclo Rankine regenerativo que tenga la misma eficiencia térmica que el ciclo Carnot. Muestre el ciclo en un diagrama T-s. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.45 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.45 Considere un ciclo Rankine ideal simple y un ciclo ideal Rankine regenerativo con un calentador abierto de agua de alimentación. Los dos ciclos son muy parecidos, salvo que el agua de alimentación en el ciclo regenerativo se calienta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.44 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.44 ¿En qué se distinguen los calentadores abiertos de agua de alimentación de los calentadores cerrados de agua de alimentación? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.43 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.43 Durante el proceso de regeneración se extrae algo de vapor de agua de la turbina y se usa para calentar el agua líquida que sale de la bomba. Esto no parece muy inteligente, pues el vapor extraído podría…