TALLER DE BALANCE Y ENERGÍA

1. Universidad Autónoma de Bucaramanga
Programa de Ingeniería Mecatrónica
Programa de Ingeniería en Energía
LABORATORIO DE TERMODINAMICA
Profesora: Jessica Maradey, M.I
TALLER 8: BALANCE DE ENERGÍA EN DISPOSITIVOS DE FLUJO ESTABLE
(COMBINADOS)
1. Una pequeña turbina, que se muestra en la figura, se hace
funcionar a carga parcial al pasar por una válvula reductora un
suministro de vapor de 0,25kg/s, a 1.4MPa y 250°C hasta
1.1MPa antes de que entre a la turbina, y los gases de salida
están a 10 kPa. Si la turbina produce 110kW, calcule la
temperatura de los gases de salida (y la calidad si son
saturados).
2. A una turbina que funciona en régimen estacionario entra vapor de agua a 40 bar y 440°C y
sale a 0,08bar con una calidad del 82,7%. A continuación, la mezcla húmeda entra a un
intercambiador de calor donde se condensa hasta líquido saturado a la misma presión. Si la
potencia de la turbina a la salida es de 10.000KW, determínese el flujo de calor extraído en el
intercambiador de calor, en KJ/min.
3. A un intercambiador de calor entra agua 0,6MPa y 45°C y se calienta recibiendo un flujo de
140000kJ/min, hasta un estado de 0,6MPa y 540°C. A continuación, el fluido pasa por una
turbina de donde sale a 0,008MPa con una calidad del 0,84%. Determínese la potencia de
salida dela turbina en KW.
4. Al difusor de un aerorreactor entran 50 kg/s de aire a 0,25bar, 220K y 300m/s. El aire
alcanza 0,48bar a la salida del difusor donde la velocidad es despreciable. A continuación
entra al compresor donde el aumento de presión conduce a una temperatura de salida de
495K. Determínese
a) La temperatura del aire a la entrada del compresor
b) La potencia necesaria en el compresor en KW.
5. Las condiciones de entrada a un compresor que funciona en régimen estacionario son 0,95
bar y 27°C y el flujo volumétrico a la entrada es 7,0 ⁄ . En la salida la presión y la
temperatura son 2,67 bar y 397K respectivamente. A continuación, el aire pasa por un
intercambiador de calor (un enfriador intermedio) hasta que su temperatura alcanza los
27°C. Finalmente, el aire pasa por otro compresor (segunda etapa) donde experimenta el
mismo aumento de presión y temperatura que en la primera etapa de compresión. Las
velocidades son despreciables. Determínese a) La potencia de entrada total necesaria en las
dos etapas de compresión, en kilowatios, y b) el flujo de calor extraído en el intercambiador
de calor, en KJ/min.

2. 6. Los siguientes datos son para una planta de vapor simple generadora de energía como la que
se muestra en la figura.
Estado 1 2 3 4 5 6 7
P
(MPa) 6.2 6.1 5.9 5.7 5.5 0.01 0.009
T (°C) 45 175 500 490 40
El estado 6 tiene 0.92 y una velocidad de 200m/s. El flujo de vapor es de 25kg/s y se
alimentan a la bomba 300 kW de potencia. Los diámetros de la tubería son: del generador de
vapor a la turbina, 200mm, y del condensador al generador de vapor, 75mm. El economizador es
un intercambiador de calor de baja temperatura. Determine:
a) La salida de potencia de la turbina
b) Las transferencias de calor en el condensador, el economizador y el generador de vapor
c) El flujo de agua de enfriamiento a través del condensador, si en el condensador la
temperatura del agua de enfriamiento aumenta de 15°C a 25°C.
Condensador
Turbina
Bomb
a
Generador de Vapor
Economizador
𝑸 𝒔
𝑸 𝒆
−𝑾 𝒑
𝑾 𝒆
2
3
4
5
6
7