CAPÍTULO 11
Primera Ley Sistemas Abiertos
INTRODUCCIÓN:
En este capítulo veremos…..desde sistemas cerrados
hasta sistemas abiertos…pasando por teoría de
válvulas e interpretaciones de v dP.
Turbo Compresor de un motor a
Petróleo Diesel
Turbina de Vapor del Lab. Energìa PUCPEjemplo de sistemas abiertos.
INDICE
INTRODUCCION
11.1 Primera Ley de Termodinámica Sistemas Abiertos o Volúmenes de
Control
11.2 Máquinas que trabajan con sistemas
abiertos
11.3Ecuación de Continuidad
11.4 Primera Ley Sistemas abiertos
11.5Sistemas Abiertos Uniformes.
Problemas
10.1 PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
Sistema Abiertos o Volumen de Control VC
“LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO
SE TRANSFORMA”. (PROCESOS REVERSIBLES E
IRREVERSIBLES)
La energía suministrada al sistema es igual al cambio de
energía en el sistema más la energía evacuada del
sistema.
E suministra da   E sistema  E evacuada
 E sistema
E sum


0
E evac
Todo lo que entra es igual a lo
que sale!!
En este Capítulo
veremos el caso
cuando el E sistema
es cero, que es en la
mayoría de las
máquinas que tienen
sistemas abiertos, se
llama Volumen de
Control Estacionario o
Permanente
Máquinas que trabajan con Sistemas Abiertos
SISTEMAS ABIERTOS:
-Bombas, calderas, turbinas, compresores, condensadores,
válvulas.
Sistema de Refrigeración Industrial
Turbina a Vapor , 10 kW de Potencia
Turbina a gas - Motor de Helicóptero
Turbina a gas de 40 kW
10.2 Ecuación de Continuidad
Esta es una Turbina de avión,
dónde estaría la Tobera ?
Para qué sirve en este caso ?
Si entra un flujo de masa de 5,
cuánto de flujo de masa saldrá ?
10.3
VOLUMEN
DE
CONTROL
ESTACIONARIO (PERMANENTE): FEES
Condiciones:
.m
e
.
=m
s
1.
Volumen de control no se mueve. (no cambia)
2.
Flujo que entra = Flujo que sale.
3.
El cambio de energía en un VC es igual a cero. El
estado en un VC cualquiera no varía con el tiempo o las
condiciones de salida y entrada son constantes.
Múltiples usos de las Toberas
De cada una de las figuras de
estas páginas diga Ud. la utilidad
de las toberas en cada caso.
www.menbers aol.com
www.tfd.chalmers.se
www.menbers aol.com
www.hikeytech.com
www.onera.fr
www.onera.fr
www.rollsroyce.com
www.tuyere-moteur-vulcain
www.istp.nasa.gov
10.4 Primera Ley Sistemas Abiertos Reversibles
Continuida d :
m 1  m 2  m
EN GENERAL:

E su
min istrada


 E sistema
 
Otros datos :

 E evacuada
h  u  Pv
 0 ( VC estacionar io)
E suministra da   E sistema  E evacuada
E su min
istrada
W t1 2
Q 12
m 1 ( u 1 
W f 1
c
2
1
2
 gz 1 )
2
 P1V1  m 1 P1 v1
m 2 ( u 2 
W f 2
c2
Q 12  m
 1 (u1 
Q 12
2
 gz 2 )
2
 P2V2  m 2 P2 v 2
2
c1
2
2
E p  gz
E evacuada
:
Ec 
c
2
 gz 1 )  m
 1 P1 v1  W t1 2  m
 2 (u 2 
c2
2
 gz 2 )  m
 2 P2 v 2


 c 22  c12 


 m
 ( gz 2  gz 1 )   W t1 2
  ( u 2  u 1 )  ( P2 v 2  P1 v1 )  

2




Además
:
h  u  Pv
dh  du  Pdv  vdP
dh  vdP
 du  Pdv
 dq
Q 12  m ( h 2  h1 )   E c   E p  W t12
(kJ/s  kW)
q12  m ( h 2  h1 )   e c   e p  w t12
(kJ/kg)
S IS T E M A S A B IE R T O S R E V E R S IB L E S :
E C U A C IÓ N D E L PO R T A D O R (E .P.E )
2
dq  du  Pdv

 dq  dh - vdP
du  dh  Pdv  vdP 
q 12  ( h 2  h 1 ) 
 vdP
(kJ/kg)
1
E C U A C IÓ N D E L S IS T E M A E N T E R O (E .S .E )
2

 2
c

c


2
1
Q 12  m ( h 2  h1 )  

2



q 12  ( h 2
2
 2
 c 2  c1
 h1 )  
2




  ( gz 2  gz 1




)  W t
12




  ( gz 2  gz 1 )  w t12


E C U A C IÓ N D E T R A N S FE R E N C IA D E E N E R G IA (E .T .E )
2


1
wt
12
2
 2
 c 2  c1
vdP  
2




  ( gz 2  gz 1 )  w t12


2
2
 2
 c 2  c1

  vdP  

2


 1



  g ( z 2  z1



)


(kJ/kg)
(kJ/kg)
Con estas
ecuaciones
debemos
resolver todos
los problemas de
Sistemas
Abiertos; en
realidad solo son
dos ecuaciones,
pues cualquiera
tercera será
redundante
Entalpía (h)
a)Sustancias Puras:
CP no es constante, entonces la entalpía (h) se calcula de
tablas.
- Zona de mezcla : Tablas A.1.1 y A.1.2
u  u f  x (u g  u f )
h  h f  x (hg  h f )
 Si cae fuera de la campana
- Si no existe u :
u  h - Pv
: Tablas A.1.3 y A.1.4
b) Gases Ideales
dh  c p dT
d Q  m dh  VdP
d Q  m c p dT  VdP
Los valores del cp
de cada sustancia
varian con la
temperatura,
solamente son
constantes si los
consideramos
como gases
ideales.
2
In terp reta ció n d e : 
 vdP
1
2
 Pdv
 A
1
2

 vdP
 A
1
w
f1
 P1 v 1  A
w
f2
 P2 v 2  A
2


2
vdP
 P1 v 1 
1
 vdP
 P2 v 2
1
2

 Pdv
2

1
 Pdv
 ( P 2 v 2  P1 v 1 )
1
2
Para un proceso
politrópic o :
 Pdv
 w v(1 - 2) 
( P 2 v 2  P1 v 1 )
1  n
1
2

 vdP

1
( P 2 v 2  P1 v 1 )
1  n
 n 
 P1 v 1 )  
( P 2 v 2  P1 v 1 )  n
1  n 
 ( P2 v 2
2
 vdP
Luego
:
1
n 
2

 Pdv
1
O tro M éto d o : P a ra h a lla r “ n ”
n 1
P o isso n :
T2
T1
 P2
 
 P
 1




n
Despejamos
" n"
2
 Pdv
1
En un ciclo, siempre la
sumatoria de los trabajos
(sea el que sea), sera igual a
la sumatoria de los calores,
e igual al área dentro de una
CURVA P - V.
En el osciloscopio se puede ver la curva P v n, y luego
calcular el área y por lo tanto el Trabajo de Cambio de
volumen Wv
Coeficiente de Joule Thompson - Válvulas
COEFICIENTE DE JOULE THOMSON:
Curva de Inversión
Consideremos la situación de la figura mostrada. Por
un conducto de área constante, fluye un gas real.
Entre los puntos 1 y 2 se coloca una placa con un
orificio, el cual causa una cierta caída de presión en
la corriente. El proceso se denomina proceso de
estrangulamiento, y si los cambios de energía cinética
y potencial fueran despreciables, la ecuación de
balance energético para flujo estacionario adiabático
se reduciría a:
El proceso de estrangulación se presenta en las expansiones
adiabáticas de los fluidos en las válvulas, cuando las energías cinéticas
son despreciables tanto a la entrada como a la salida.
Si en el diagrama T-P, se traza la información experimental de los
gases reales se obtiene un conjunto de curvas. El lugar geométrico de
los máximos de las curvas de entalpía constante se denomina curva de
inversión y el punto del máximo en cada curva se llama punto de
inversión. La pendiente de una curva isoentálpica se denomina
coeficiente de Joule Thomson: uj
La entalpía de un Gas Ideal es función de la temperatura solamente, de
tal modo que una línea de entalpía constante, en un gas ideal, es
también de temperatura constante.
E je m p lo :
S e tie n e u n c o m p re so r q u e re c ib e 0 .2 k g /s d e A rg ó n a 2 0 °C y a 1 b a r p a ra
e n tre g a rlo s a 3 0 0 °C y a 2 5 b a re s. E l á re a d e la se c c ió n tra n sv e rsa l d e l tu b o d e
-3
2
-4
2
a d m isió n e s d e 2 .8 x 1 0
m y e l d e sa lid a tie n e 3 x 1 0 m . S i la c o m p re sió n e s
p o litró p ic a re v e rsib le y e l A rg ó n se c o m p o rta c o m o g a s id e a l.
D e te rm in a r:
E l e xp o n e n te P o litró p ic o .
E l c a m b io d e E n e rg ía C in é tic a .
E l W t su m in istra d o
E l Q tra n sfe rid o .

E xp o n e n te P o litró p ic o :
 T2

T
 1





n
 n  1 . 26
C a m b io d e E n e rg ía C in é tic a :
2
EK 
2
m ( c 2  c1 )

: V  A  c
Donde
2
c1 
m1RT 1
c2 
m 2 RT 2


P
   2

 P

 1

 43 . 55 m / s 

2
0 .2 

1  10  2 . 5  10
31 .79 2  ( 43 . 55 )    88 . 6 W
E K 

3
2



0 . 2  0 . 20813  10  573

 31 . 79 m / s 
5
3

2 . 5  10  3  10


P1 A1
P2 A2
0 . 2  0 . 20813  10
3
 293
3
5
T ra b a jo su m in istra d o :
2

W
t (1  2 )
 

0



V dP   E K   E P
1
2

2

 V dP
n
1

 PdV

  R T
n  m
2  T1
1

W
t (1  2 )
  56475

W
t (1  2 )
  56 . 386 k W

1  n
  56475 W
 (  88 . 6 )   56386 W
C a lo r T ra n sfe rid o :

Q1  2

 (H
2
0


 H1 )  E K  E P  W
Por ser Gas Ideal

Q (1 - 2)
: h  cP  T
  c
 m
p  ( T 2  T1 )   E K

Q ( 1  2 )  27337 . 8 W
(c
p
t (1  2 )
: Tabla

 W
t (1  2 )
A.8)
E jem p lo :
U n co m p reso r co m p rim e p o litró p ica m en te y rev ersib lem en te 0 .0 2 k g /s d e a ire
m ed id o s en el tu b o d e en tra d a a 1 b a r y 2 4 °C , la p o ten cia técn ica n ecesa ria p a ra
a ccio n a r e l co m p reso r es 1 .7 4 k W y el ca lo r ev a cu a d o a l a m b ien te es el 1 0 % d e la
p o ten cia técn ica . C o n sid era r el a ire co m o g a s id ea l, E P = 0 , E K = 0 . S e p id e:
D ib u ja r el esq u em a técn ico y el d ia g ra m a P -v .
H a lla r el exp o n en te P o litró p ico y el W v .
T y P a l fin a l d e la co m p resió n .
E sq u em a :
E xp o n en te p o litró p ico , tra b a jo d e ca m b io d e v o lu m en :
0
0






Q (1  2 )  ( H 2  H 1 )   E K   E P  W t (1  2 )
2

W t (1  2 )  
2


V dP
n
1
Se sabe

 Pd V

 n W V (1  2 )
1

: Q (1 - 2)

k  n
n( k  1 )

W t (1  2 )


Q ( 1  2 )  0 . 1W t ( 1  2 )
n  1 . 346

W V ( 1  2 )   1 . 2925 k W

Q ( 1  2 )   0 . 174 k W
T em p era tu ra y P resió n a l fin a l d e la co m p resió n :




H 2  H 1  Q ( 1  2 )  W t ( 1  2 )   0 . 174
mc
T2
P
( T 2  T 1 )  1 . 566
 136 . 26 C
Además
:
n 1
T2
T1
 P2
 
 P
 1




n
 P2
 3 . 4793 bar
  0 . 174 
 
  1 . 566
0 .1


Ejemplo SISTEMAS ABIERTOS:
Bomba:
2
q 2  q1

 

 ( u 2  u1 ) 
 
 0 , adiabático
0
2
 Pdv
 ( h 2  h1 ) 
1


 vdP
1
0
2
( h 2  h1 ) 
 vdP
 0
h 2  h1  v 1 f ( P 2  P1 )
1
v 2  v 1  v 1f
w t ( 1  2 )  h 2  h1
2
( h 2  h1 ) 

vdP
 v 1 f ( P 2  P1 )  w t ( 1  2 )
1
h 2  h 1  v 1 f ( P 2  P1 )
w t ( 1  2 )  h 2  h1
Caldera:
3
q3  q2  (u3  u2 ) 
  
0
3
 Pdv
2
 ( h3  h2 ) 
 vdP
2


0
 0 , isobárica
q ( 2  3 )  h3  h2
Turbina:
4
q( 3  4 )  ( h4  h3 ) 
 vdP
3


w t( 3 4 )
Si la turbina es adiabática
:
w t(3 - 4)  h 4  h 3
Condensador:
1
q1  q 4  ( u1  u 4 ) 
 
0
1
 Pdv
 ( h1  h 4 ) 
 vdP
4


4


0
0
q ( 4  1 )  h1  h 4
CICLOS POSITIVOS (Máquinas Térmicas)
Se suministra calor para obtener trabajo. El resto
de calor se evacua a una fuente de baja
temperatura
Eficiencia Térmica:
Sabemos que:
W
 th 
QB (-) sale del sistema
QA (+) suministrado al sistema
W

W
t

W
V

Q

Q
QA  QB
QA
(Ciclos)
 1 
QB
QA
 1
Ejemplo: Central Térmica:
 th 
 th 
 th 
W

W
Q sum
t

W
V
Q sum
 W turbina
W bomba

W t ( 3  4 )  W t (1  2 )
Q sum
Q 23  Q 41
Q 23
Q 23
 1 
Q 41
Q 23
 1
Sistemas Abiertos UNIFORMES - FEUS
S IS T E M A S A B IE R T O S U N IF O R M E S (F E U S )
2
2
c1
c2

Q 1  2  m 1 ( h 1 
 gz 1 )  m 2 ( h 2 
 gz
2
2
: h 1  u 1  P1 v 1 y h 2  u 2  P 2 v 2
Además
Si existen varias entradas y
Qm
e
En un intervalo
( he 
salidas y
varios Q y W :
2
2
ce
cs
 gz
2
de tiempo
e
) 
m
s
( hs 


Q 
m e ( h e 
Por Primera
E sistema
t
Ley
ce
 gz
s
) 
W
t
 gz
s
) 
W
t
2
:
2


)  W t (1  2 )
2
2
 gz
2
e
) 

m s ( h s 
cs
2

:
 E su min istrado
 E evacuado
   
t
t
VC estacionar io
Si  E s
 0
t
2


c


m u 
 gz  E


2






E  E 2  E 1  m 2 u 2  m1u1





E
2





2


c1


m1  u1 
 gz 1   E 1
2




2

c2

m 2 u2 
 gz
2


Luego
2
:
Qm
En un intervalo
e
( he 
2
2
ce
cs
 gz
2
de tiempo


Q

sumatoria de calores
que entran y salen de VC

m
e
)  ( m 2 u 2  m 1 u 1 )VC 
m
s
( hs 
2
 gz
s
) 
W
t
:
2
2
ce
cs

( he 
 gz e )  ( m 2 u 2  m 1 u 1 )VC 
m s ( h s 
 gz s ) 
     
2   
     2   







 E en el VC
e
energía que entra con la masa
Si VC estacionar io  E  0
energía que sale con la masa
W



t
sumatoria
realizados
de trabajos
por el VC
RESUMEN
S IS T E M A C E R R A D O
Q (1  2 )  ( m 2 u 2  m 1 u 1 )  W V (1  2 )
 m1  m
m2
Q (1  2 )  m ( u 2  u 1 )  W V (1  2 )
2
 PdV
Q (1  2 )  U 2  U 1 
1
S IS T E M A A B IE R T O
2
 (
 gz 1  h 1 )  m
2
Casi siempre
:
E K
 0
 E P

W t(1 - 2)
S IS T E M A
C E R R A D O -A B IE R T O
2
c

 ( 1
Q (1  2 )  m
1
2


m
1  m2
c2
 gz
2
2

 h 2 )  W V (1  2 )

Q  0 (adiabátic
o)
(h  h )
 m
1
2
2
Q  m e ( he 
ce
 gz
2
e
)  ( m 2 u 2  m1u1 )  W V
2
m 2  m1  m e
E P
 0
Q  0
W V(1
- 2)

 PdV
1
Gas Ideal
:
2
 cPTe 
c P T e
u  cvT

he
Sustancia
IN T E R C A M B IA D O R D E
CALOR
Pura
Adiabático
 h  m
 h
m
c 1
f
3
 cvT2 
 Pdv
1
: (h, u de tablas)
E K
 0
E P
 0
 h  m
 h
 m
c
2
f
4
Para otro VC ( - . - . - . - .-)

Q (3
 h 
 m
f
4

 

Para A - A :
Q ( 3  4 )  Q ( 1  2 )


 (h  h )
Q (1 - 2)  m

c
2
1

- 4)
 h
 m
f
3
Si es adiabático

: Qd
Si no es adiabático
 0

: Qd


 Q ( 3  4 )  Q (1  2 )
Resumen
de
Primera
Ley de
Termodinámica
PROBLEMAS-PRIMERA LEY PARA SISTEMAS Y CICLOS
1. El aire contenido en un recipiente se comprime mediante un pistón cuasiestáticamente.
Se cumple durante la compresión la relación Pv1.25 = cte. La masa de aire es de 0.1kg y se
encuentra inicialmente a 100kPa, 20°C y un volumen que es 8 veces el volumen final.
Determinar el calor y el trabajo transferido. Considere el aire como gas ideal.
2. El dispositivo mostrado consta de un
cilindro
adiabático
dividido
en
dos
compartimientos
(A y B) mediante una
membrana rígida perfecta conductora de
calor (en todo momento la temperatura de
los compartimentos varía en la misma
magnitud, es decir «TA=»TB). En A se tiene
0,2kg de Nitrógeno encerrado mediante un
pistón adiabático, y en B se tiene 0.25kg de
agua, inicialmente a 2.5kPa en un volumen de
0.8158m3. Durante el proceso el lado A es
calentado por una resistencia eléctrica
proporcionando 100kJ, y al B se transfiere
calor (700kJ) hasta que el agua esté como
Vapor Saturado. Si P0=100kPa y el cambio de
volumen de A es 0.7m3, hallar:a)Calor
intercambiado entre A y B. b)Trabajo de
cambio de volumen realizado por el
Nitrógeno. c)Trabajo técnico involucrado en
el proceso.
1.
E l flujo de m asa de v apor a una turbina es de 1.5kg/s, el calor transferido desde la
turbina es de 8.5kW . S e tienen los siguientes datos:
P R E SIO N
TEM PER ATU R A
C A L ID A D D E V A P O R
V E L O C ID A D
ALTU R A
C O N D IC IO N D E
EN TR AD A
C O N D IC IO N D E
SA L ID A
2M Pa
3 5 0 °C
5 0 m /s
6m
0 .1 M P a
100%
2 0 0 m /s
3m.
4. Vapor a presión de 1.5MPa y 300°C, fluye en una tubería. Un recipiente inicialmente vacío
se conecta a la tubería por medio de una válvula hasta que la presión es de 1.5MPa, luego se
cierra la válvula. Despreciar los cambios de energía cinética y potencial, el proceso es
adiabático. Determinar la temperatura final del vapor.

E n el esq u em a técn ico q u e se m u estra en la figu ra se m u estra p arte d e u n a p lan ta térm ica a vap or d e
agu a. S i en el con d en sad or se evacu a 17.2M W d e calor y la b om b a con su m e 50kW d e p oten cia,
d eterm in ar la p oten cia técn ica q u e d esarrolla cad a tu rb in a, en kW .
C O N S ID E R A C IO N E S :
-
ad iab áticos: tod os los elem en tos
isob áricos : in tercam b iad or y con d en sad or
v4= v0
h 6 = (h 7 -20)kJ7kg
e p y e c d esp reciab les
E
P (kP a)
T (°C )
1
5000
400
2
500
3
20
4
H (kJ/kg)
x
C
0.96
LS
5
6
7
8
5000
LS
7. En el esquema mostrado los procesos en el compresor , en la turbina adiabática y en el
condensador isobárico, se puede considerar FEES. La turbina suministra potencia para accionar el
compresor y el generador eléctrico.El aire realiza un proceso politrópico (n = 1.3), a través del
compresor. Para las condiciones dadas en el esquema, se pide determinar:
a)La potencia suministrada al generador eléctrico (kW) b)Los calores transferidos en el compresor y
en el condensador (kW)
8.Vapor de agua ingresa a la tobera adiabática de una turbina con una velocidad
despreciable a 3MPa y 350°C, y sale de la tobera a 1.5MPa y a la velocidad de 550m/s. El
flujo de vapor a través de la tobera es de 0.5kg/s. Se pide determinar:
a. La calidad (si es VH) o la temperatura (si es VSC)
b. El diámetro, a la salida de la tobera
9. Fluye aire, reversible y estacionariamente, a través de una tobera adiabática , ingresa
a 2bar y 27°C con una velocidad de 30m/s y sale con una velocidad de 200m/s. Se pide
determinar:
i.La presión del aire a la salida de la tobera, en kPa
ii.La relación entre los diámetros de entrada y salida de la tobera.
10. Un compresor comprime politrópica y reversiblemente, en un proceso FEES, 400m3/h
de aire desde 1 bar y 17°C hasta 6 bar, los diámetros internos de los tubos, de entrada y
de salida, son iguales a 30mm. Si el exponente politrópico del proceso es de 1.32, se pide
determinar la potencia técnica requerida y el calor transferido en el compresor, en kW.
11. Vapor de amoniaco fluye a través de una tubería a una presión de 1MPa y a una
temperatura de 70°C. Conectada a la tubería se tiene un tanque rígido y adiabático de
3m3, inicialmente vacío. Se abre la válvula que conecta al tanque con la tubería, y fluye
amoniaco hasta que dentro del tanque se tenga una presión de 1MPa; se pide determinar
la masa de amoniaco que ingresa al tanque durante el proceso, en kg.
12.En la figura se muestra una turbina a vapor de agua de paredes adiabáticas que
descarga vapor directamente al condensador isobárico y adiabático, a 10kPa. En los
puntos (2) y (3) se extraen vapor de la turbina para procesos industriales en
proporciones del 10% y 20% de la masa de vapor que ingresa a la turbina,
respectivamente. Considerando que todos los procesos son FEES y que la turbina
genera una potencia de 10MW, se pide determinar la potencia la potencia necesaria
para accionar a la bomba, en kW, y el caudal de agua de enfriamiento requerido, en
m3/s.
P1= 2MPa T1= 300°C
P2= 0.5MPa
T2=
P3= 0.2MPa
T3=
P6= 2MPa x4= 90%
P7= 0.1MPa
T7=
T8=
Además: V5 = V6
200°C
150°C
20°C
30°C
13.Un compresor a pistón comprime politrópicamente y reversiblemente 0.02kg/s de aire
medidos en la tubería de entrada a 1 bar y 24°C. La potencia técnica necesaria para accionar
le compresor es de 2kW, y el calor evacuado al ambiente es el 10% de esta potencia técnica.
Considere el aire como gas ideal y desprecie los terminos de Ek y Ep.
a)
Dibujar el proceso en el diagrama P-v
b)
Calcular el trabajo de cambio de volumen.
c)
Determinar la T(°C) y P (bar) a la salida del compresor.
14. Se tiene un recipiente cilíndrico,
adiabático en toda su superficie, excepto en
el fondo. Un pistón adiabático sin peso, se
apoya inicialmente en unos topes, dividiendo
en dos partes el recipiente. En la parte
superior inicialmente se tiene aire a 2bar
ocupando 0.6m3. En la parte inferior se tiene
0.5kg de agua a 1bar y una calidad de vapor
de 17%.
Se calienta inicialmente el agua, hasta que su
presión es de 3bar. El proceso es reversible.
Considerando el aire como gas ideal y que los
calores específicos permanecen constantes.
Determinar:
a.La temperatura o calidad de vapor.
b.El calor transferido al agua en kJ.
15. Se tiene 1.5kg de aire (considere como gas ideal) en un cilindro, con un pistón sin
rozamiento, y realizando un ciclo compuesto por los siguientes procesos:
1-2: compresión adiabática, 2-3: expansión isotérmica, 3-1: proceso isobárico
Si P1=0.1Mpa y T1=25°C y después de la compresión se tiene ¾ de volumen inicial, se pide:
a.Tabular P, v y T para todos los estados. b.Calcular la sumatoria de calores.
c.Calcular el rendimiento o COP del ciclo.
16.En la central térmica instalada, el vapor de agua produce trabajo al expandirse en
turbinas de dos etapas (alta y baja presión) con sobrecalentamiento intermedio.
La bomba y la turbina son adiabáticas, los cambios de Ek y Ep son despreciables. Se tiene
los siguientes datos:
En (1) Líquido saturado; P3 = 20bar y T3 = 300°C, P4 = 5bar y es VS; T5 =T3 ; P6 = 0.2bar;
x6 = 93%.
Tanto el caldero como el sobrecalentador intermedio y el condensador son isobáricos.
El flujo de masa es 0.2kg/s, considerar al líquido como incompresible (v1 = v2).
Se pide:
a)El diagrama P-v del ciclo.
b)Las entalpías específicas (kJ/kg)
c)La potencia en cada turbina y en la bomba. (kW)
d)Los calores suministrados y evacuados. (kW)
e)El rendimiento térmico de la central en %.
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TERMO2005 CAP10 – Primera Ley Sistemas