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Energy Analysis and Thermal Balance of Combined Cycle Power Plants, Exercises of Law

A detailed analysis of a combined cycle power plant, specifically focusing on a gas-steam cycle. The analysis includes the calculation of thermodynamic properties, energy balances, and efficiency of the brayton and rankine cycles. The document also includes the use of cyclepad software to model and verify the results.

Typology: Exercises

2023/2024

Uploaded on 04/12/2024

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1
Instituto Tecnológico de Nuevo León
Máquinas y Equipos térmicos II. Unidad 3.- Cogeneración y Ciclos combinados
Actividad 3.2 Ciclos combinados.
Nombre: David Quezada Báez Matrícula: 21480130 Calif:_______
Objetivos:
Realizar la evaluación energética y el balance térmico de ciclos de potencia que consisten
en dos ciclos separados que interactúan conocidos como ciclos combinados.
TAREA
Entra aire atmosférico, a 14.7 psia y 80°F (TR=T°F+460) al compresor de aire de un sistema
de generación eléctrica de ciclo combinado de gas-vapor. La relación de compresión del
compresor de aire es 10; la temperatura máxima del ciclo es 2100°F, y el compresor de aire
y la turbina tienen una eficiencia isentrópica de 90 por ciento. El gas sale del intercambiador
de calor 50°F más caliente que la temperatura de saturación del vapor de agua en el
intercambiador de calor. La presión del vapor en el intercambiador de calor es de 800 psia,
y el vapor sale del intercambiador de calor a 600°F. La presión del condensador de vapor
es de 5 psia y la eficiencia isentrópica de la turbina de vapor es de 95 por ciento. Para el
aire, use calores específicos constantes a temperatura ambiente (cp = 0.240 Btu/lbm.R y k
= 1.4). Puede considerarse que la masa de aire sea 1lb/s pero deberá calcularse la masa
de vapor correspondiente del balance térmico del intercambiador.
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Instituto Tecnológico de Nuevo León

Máquinas y Equipos térmicos II. Unidad 3.- Cogeneración y Ciclos combinados

Actividad 3.2 Ciclos combinados.

Nombre: David Quezada Báez Matrícula: 21480130 Calif:_______

Objetivos:

  • Realizar la evaluación energética y el balance térmico de ciclos de potencia que consisten

en dos ciclos separados que interactúan conocidos como ciclos combinados.

TAREA

Entra aire atmosférico, a 14.7 psia y 80°F (TR=T°F+460) al compresor de aire de un sistema

de generación eléctrica de ciclo combinado de gas-vapor. La relación de compresión del

compresor de aire es 10; la temperatura máxima del ciclo es 2100°F, y el compresor de aire

y la turbina tienen una eficiencia isentrópica de 90 por ciento. El gas sale del intercambiador

de calor 50°F más caliente que la temperatura de saturación del vapor de agua en el

intercambiador de calor. La presión del vapor en el intercambiador de calor es de 800 psia,

y el vapor sale del intercambiador de calor a 600°F. La presión del condensador de vapor

es de 5 psia y la eficiencia isentrópica de la turbina de vapor es de 95 por ciento. Para el

aire, use calores específicos constantes a temperatura ambiente (c p

= 0.240 Btu/lbm.R y k

= 1.4). Puede considerarse que la masa de aire sea 1lb/s pero deberá calcularse la masa

de vapor correspondiente del balance térmico del intercambiador.

Ciclo Brayton

Estado 5 .-

5

5

Estado 6 .-

6

1 − 1. 4

  1. 4

= 1042. 57 𝑅

6 𝑎

6

5

𝑐

5

6

Estado 7 .-

7

7

Estado 8 .-

8

1 − 1. 4

  1. 4 = 1325. 94 𝑅

8 𝑎

7

𝑇

7

8 𝑎

8

Ciclo Rankine

Punto 3

3

3

3

3

Punto 4.- Sg para 5 Psia= 1.8441 BTU/lbR >1.4863 BTU/lbR Esta en mezcla

𝑓

𝑓𝑔

𝑓

𝑓𝑔

4

𝑓

𝑓𝑔

4 𝑎

3

𝑇

3

4

d) MODELA TU CICLO CON CYCLEPAD Y COMPRUEBA TUS RESULTADOS.