El agua es el fluido de trabajo en un ciclo Rankine ideal. El vapor saturado entra en la turbina a 16 MPa…

El agua es el fluido de trabajo en un ciclo Rankine ideal. El vapor saturado entra en la turbina a 16 MPa y la presión del condensador es de 8 kPa. El caudal másico de vapor que ingresa a la turbina es de 120 kg / s.

Determinar:
(a) la potencia neta desarrollada, en kW.

(b) la tasa de transferencia de calor al vapor que pasa a través de la caldera, en kW.

(c) la eficiencia térmica.

(d) el caudal másico de agua de refrigeración del condensador, en kg/s, si el agua de refrigeración sufre un aumento de temperatura de 18 ºC con un cambio de presión despreciable al pasar a través del condensador.

Este ejemplo se resolvió usando Engineering Equation Solver, o simplemente EES, pero también se pueden usar gráficos de vapor.

"State 1" 
P1=16000 [kPa] 
s1=s4 
h1=Enthalpy(Steam;s=s1;P=P1)

"State 2" 
P2=16000 [kPa] 
x2=1 
h2=Enthalpy(Steam;x=x2;P=P2) 
s2=Entropy(Steam;x=x2;P=P2)

"State 3" 
P3=8 [kPa] 
s3=s2 
h3=Enthalpy(Steam;s=s3;P=P3)

"State 4" 
P4=8 [kPa] 
x4=0 
h4=Enthalpy(Steam;x=x4;P=P4) 
s4=Entropy(Steam;x=x4;P=P4)

"a) the net power developed, in kW." 
m=120 [kg/s] 
W_turb=m*(h2-h3) 
W_pump=m*(h1-h4) 
W_net=W_turb-W_pump

"b) the rate of heat transfer to the steam passing through the boiler, in kW." 
Q_in=m*(h2-h1)

"c) the thermal efficiency." 
eta_therm=W_net/Q_in

"d) the mass flow rate of condenser cooling water, in kg/s, if the cooling water undergoes a temperature increase of 18 C with negligible pressure change in passing through the condenser."
 
"The heat lost by the steam is equal to the heat gained by de water"

cp_water=4,19 [kJ/kg.k] 
deltaT=18 [C] 
m*(h3-h4)=m_water*cp_water*deltaT