Capítulo 10: Ciclos de potencia de vapor y combinados

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.42 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.42 ¿Cómo cambian las siguientes cantidades cuando el ciclo Rankine ideal simple se modifica con regeneración? Suponga que el flujo másico a través de la caldera es el mismo. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.41 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.41 Una planta termoeléctrica de vapor de agua opera en el ciclo Rankine con recalentamiento. El vapor entra a la turbina de alta presión a 12.5 MPa y 550 °C, a razón de 7.7 kg/s y sale a 2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.40 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.40 Una planta termoeléctrica de vapor de agua opera en un ciclo Rankine ideal con recalentamiento entre los límites de presión de 15 MPa y 10 kPa. El flujo másico de vapor a través del ciclo es 12 kg/s.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.39 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.39 Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine ideal con recalentamiento. La planta mantiene la caldera a 7.000 kPa, la sección de recalentamiento a 800 kPa, y el condensador a 10 kPa.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.38 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.38 En el problema 10-37E, ¿hay alguna ventaja en operar la sección de recalentamiento de la caldera a 100 psia en vez de 200 psia, manteniendo la misma temperatura de entrada a la turbina de baja presión? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.37 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.37 Considere una planta termoeléctrica de vapor de agua que opera en el ciclo Rankine con recalentamiento. La planta mantiene la entrada de la turbina de alta presión a 600 psia y 600 °F, la entrada de la turbina…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.36 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.36 Reconsidere el problema 10-35. Usando software EES (u otro), resuelva este problema mediante la herramienta de ingreso de datos en ventana de diagrama de EES. Incluya los efectos de las eficiencias de la turbina y la bomba y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.35 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.35 Una planta termoeléctrica que usa el vapor de agua, opera en el ciclo Rankine ideal con recalentamiento. El vapor entra a la turbina de alta presión a 6 MPa y 400 °C y sale a 2 MPa. El…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.34 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.34 Un ciclo Rankine ideal con recalentamiento con agua como el fluido de trabajo funciona con una presión en la caldera de 15 000 kPa, el recalentador a 2 000 kPa y el condensador a 100 kPa. La temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.33 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.33 Un ciclo ideal de recalentamiento Rankine con agua como fluido de trabajo opera la entrada de la turbina de alta presión a 8 000 kPa y 450 °C; la entrada de la turbina de baja presión a 500…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.32 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.32 Considere un ciclo Rankine ideal simple y un ciclo Rankine con tres etapas de recalentamiento. Ambos ciclos operan entre los mismos límites de presión. La temperatura máxima es 700 °C en el ciclo simple y 450 °C en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.31 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.31 ¿Hay una presión óptima para recalentar el vapor de agua en un ciclo Rankine? Explique. 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 10.30 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.30 ¿Cómo cambian las siguientes cantidades cuando un ciclo Rankine simple ideal se modifica con recalentamiento? Suponga que el flujo másico se mantiene igual. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.29 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.29 Reconsidere el problema 10-27. Ahora se propone que el agua líquida que viene del separador se use como fuente de calor en un ciclo binario con isobutano como fluido de trabajo. El agua líquida geotérmica sale del intercambiador…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.28 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.28 Reconsidere el problema 10-27. Ahora se propone que el agua líquida que sale del separador se conduzca a través de otra cámara de vaporización instantánea que se mantiene a 150 kPa, y que el vapor que se produce…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.27 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.27 En la figura P10-27 se da el esquema de una planta geotérmica de una sola cámara de vaporización instantánea, con números de estados indicados. El recurso geotérmico está disponible como líquido saturado a 230 °C. El líquido geotérmico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.26 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.26 Considere una planta termoeléctrica que quema el carbón y que produce 120 MW de potencia eléctrica. La planta opera en un ciclo Rankine ideal simple con condiciones de entrada a la turbina de 9 MPa y 550 °C,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.25 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.25 Se deben calcular y comparar la producción neta de trabajo y la eficiencia térmica para los ciclos Carnot y Rankine ideal simple. El vapor de agua entra a la turbina en ambos casos a 5 MPa como vapor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.24 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.24 Mediante el uso del software EES (u otro), determine cuánto cambiaría la eficiencia térmica del ciclo en el problema 10-23 si hubiera una caída de presión de 50 kPa a través de la caldera. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.23 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.23 Un ciclo Rankine simple usa agua como fluido de trabajo. La caldera opera a 6 000 kPa y el condensador a 50 kPa. A la entrada de la turbina, la temperatura es 450 °C. La eficiencia isentrópica de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.22 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.22 Repita el problema 10-21 suponiendo una eficiencia isentrópica de 87 por ciento tanto para la turbina como para la bomba. 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 10.21 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.21 Considere una planta eléctrica de vapor de agua que opera en un ciclo Rankine ideal simple y tiene una producción neta de potencia de 45 MW. El vapor entra a la turbina a 7 MPa y 500 °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.20 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.20 Reconsidere el problema 10-19E. ¿Cuánto error se introduciría en la eficiencia térmica si la potencia que necesita la bomba se despreciara por completo? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.19 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.19 Un ciclo Rankine de vapor de agua opera entre los límites de presión de 2.500 psia en la caldera y 1 psia en el condensador. La temperatura a la entrada de la turbina es de 800 °F. La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.18 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.18 Un ciclo Rankine ideal simple con agua como fluido de trabajo opera entre los límites de presión de 2 500 psia en la caldera y 5 psia en el condensador. ¿Cuál es la temperatura mínima necesaria a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.17 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.17 La turbina de una planta eléctrica de vapor que opera en un ciclo Rankine ideal simple produce 1 750 kW de potencia cuando la caldera opera a 800 psia, el condensador a 3 psia, y la temperatura a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.16 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.16 Un ciclo Rankine ideal simple que usa agua como fluido de trabajo opera su condensador a 40 °C y su caldera a 300 °C. Calcule el trabajo que produce la turbina, el calor que se suministra en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.15 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.15 Se usa refrigerante 134a como fluido de trabajo en un ciclo Rankine ideal simple que opera la caldera a 1 400 kPa y el condensador a 10 °C. La mezcla a la salida de la turbina tiene una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.14 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.14 Un ingeniero ha propuesto usar un ciclo Rankine ideal simple que usa refrigerante 134a para producir trabajo con calor de un depósito de energía térmica de baja temperatura. La caldera opera a 1.6 MPa, el condensador a 0.4…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.13 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.13 ¿Es posible mantener una presión de 10 kPa en un condensador que se enfría mediante agua de río que entra a 20 °C? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.12 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.12 La entropía del vapor de agua aumenta en las turbinas reales de vapor como resultado de las irreversibilidades. En un esfuerzo por controlar el aumento de entropía, se propone enfriar el vapor de agua en la turbina haciendo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.11 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.11 Compare las presiones a la entrada y a la salida de la caldera para ciclos a) real y b) ideal. 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 10.10 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.10 ¿En qué difieren los ciclos rea les de energía de vapor de los idealizados? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.9 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.9 Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones de la caldera y el condensador fijas. Cuál es el efecto de sobre calentar el vapor a una temperatura más alta en Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.8 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.8 Considere un ciclo Rankine ideal simple con temperatura fija a la entrada de la turbina y presión fija del condensador. Cuál es el efecto de aumentar la presión de la caldera en Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.7 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.7 Considere un ciclo Rankine ideal simple con condiciones fijas a la entrada de la turbina. Cuál es el efecto que provoca reducir la presión del condensador en Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.6 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.6 ¿Cuá les son los cuatro procesos que integran el 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? Compártelo ¿Tienes…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.5 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.5 Considere un ciclo de Carnot de flujo estacionario con agua como fluido de trabajo. Las temperaturas máxima y mínima en el ciclo son 350 y 60 °C. La calidad del agua es 0.891 al principio del proceso de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.4 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.4 Repita el problema 10-3 para una presión de rechazo de calor de 10 kPa. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.3 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.3 Un ciclo de Carnot de flujo estacionario utiliza agua como fluido de trabajo. El agua cambia de líquido saturado a vapor saturado cuan do se le trans fie re calor de una fuente a 250 °C. El re…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.2 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.2 En la caldera de una máquina de Carnot de flujo estacionario entra agua como líquido saturado a 250 psia y sale con una calidad de 0.95. El vapor sale de la turbina a una presión de 40 psia.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 10.1 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 10.1 ¿Por qué el ciclo de Carnot no es un modelo realista para las centra les eléctricas de vapor? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te…