¿Cuáles son los cuatro procesos que integran el ciclo Rankine ideal simple? R>>Los cuatro procesos que conforman el ciclo ideal simple son (1) compresión isentrópica en una R>>Los bomba, (2) P = adición de calor constante en una caldera, (3) expansión isentrópica en una turbina y (4) P = rechazo de calor constante en un condensador 10-7C 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 R>> El calor rechazado disminuye; todo lo demás aumenta. 10-8C 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 10-9C R>> El calor rechazado disminuye; todo lo demás aumenta. 10-10C Considere un ciclo Rankine ideal simple con presiones de la caldera y el condensador fijas. Cuál es el efecto de sobrecalentar el vapor a una temperatura más alta en R>> El trabajo de la bomba permanece igual, el contenido de humedad disminuye, todo lo demás aumenta. ¿En qué difieren los ciclos reales de energía de vapor de los idealizados? R>> Los ciclos de potencia de vapor reales difieren de los idealizados en que los ciclos reales implican fricción y caídas de presión en varios componentes c omponentes y las tuberías, y pérdida de calor en el medio circundante. de estos componentes y tuberías. 10-11C Compare las presiones a la entrada y a la salida de la caldera para ciclos a) real y b) ideal. R>> La presión de salida de la caldera será (a) menor que la presión de entrada de la caldera en los ciclos reales, y (b) la misma que la presión de entrada de la caldera en los ciclos ideales. 10-12C 10-13C 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 circular agua de enfriamiento alrededor de la carcasa de la turbina. Se alega que esto reducirá la entropía y la entalpía del vapor a la salida de la turbina y aumentará por tanto la producción de trabajo. ¿Cómo evaluaría usted esta propuesta? R>> Rechazaríamos esta propuesta porque wturb = h1 - h2 - qout, y cualquier pérdida de calor del vapor afectará negativamente la producción de trabajo de la turbina. ¿Es posible mantener una presión de 10 kPa en un condensador que se enfría mediante agua de río que entra a 20°C? R>> Sí, porque la temperatura de saturación del vapor a 10 kPa es 45.81 ° C, que es mucho más alta que la temperatura del agua de enfriamiento. 10-14C 10-31C ¿Cómo cambian las siguientes cantidades cuando un ciclo Rankine simple ideal se modifica con recalentamiento? Suponga que el flujo másico se mantiene igual. R>> El trabajo de la bomba permanece igual, el contenido de humedad disminuye, todo lo demás aumenta. 10-32C ¿Hay una presión óptima para recalentar el vapor de agua en un ciclo Rankine? Explique. R>> Considere un ciclo Rankine simple ideal y un ciclo Rankine con tres et etapas apas de recalentamiento. Ambos ciclos operan entre los mismos límites de presión. La temperatura máxima es 700° en el ciclo simple y 450°C en el ciclo con recalentamiento. ¿Cuál ciclo piensa usted que tendrá una eficiencia térmica más alta? 10-33C R>> La eficiencia térmica del ciclo simple simple de Rankine probablemente será mayor ya que la temperatura promedio a la que se agrega calor será mayor en este caso. ¿Cómo cambian las siguientes cantidades cuando el ciclo Rankine simple ideal se modifica con regeneración? Suponga que el flujo másico a través de la caldera es el mismo. l o demás disminuye. R>> El contenido de humedad sigue siendo el mismo, todo lo 10-43C Durante el proceso de regeneración se extrae algo de vapor de agua de la turbina y se usa para calentar el agua líquida que sale de la bomba. Esto no parece muy inteligente, pues el vapor extraído podría producir algo más de trabajo en la turbina. ¿Cómo justifica usted esta acción? R>> Esta es una idea inteligente porque desperdiciamos poco potencial de trabajo pero ahorramos mucho de la entrada de calor. Al vapor extraído le queda poco potencial de trabajo, y la mayor parte de su energía sería parte del calor rechazado. de todas formas. Por lo tanto, mediante la regeneración, utilizamos una cantidad considerable de 10-44C calor al sacrificar poca producción de trabajo. ¿En qué se distinguen los calentadores abiertos de agua de alimentación de los calentadores cerrados de agua de alimentación? a limentación abiertos, los dos fluidos en realidad se mezclan, pero R>> En los calentadores de agua de alimentación en los calentadores de agua de alimentación cerrados no hay mezcla. 10-45C Considere un ciclo Rankine simple ideal y un ciclo ideal Rankine regenerativo con un calentador abierto de agua de alimentación. Los dos ciclos son muy parecidos, salvo que el agua de alimentación en el ciclo regenerativo se calienta extrayendo algo de vapor justo antes de que entre a la turbina. ¿Cómo compararía usted las eficiencias de estos ciclos? R>> Ambos ciclos tendrían la misma eficiencia. 10-46C 10-47C Invente un ciclo Rankine regenerativo que tenga la misma eficiencia térmica que el ciclo T-s Carnot. Muestre el ciclo en un diagrama R>> . ¿El ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor tiene algunas irreversibilidades internas? R>> Sí; El proceso de estrangulamiento es un proceso internamente irreversible. 11-4C 11-5C ¿Por qué no se reemplaza la válvula de estrangulación por una turbina isentrópica en el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor? R>> Para que el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor se aproxime más al ciclo real. Se propone usar agua en vez de refrigerante 134a como fluido de trabajo en aplicaciones de acondicionamiento de aire cuando la temperatura mínima no caiga nunca por debajo del punto de congelación. ¿Apoyaría usted esta propuesta? Explique. R>> No. Suponiendo que el agua se mantenga a 10 ° C en el evaporador, evaporador, la presión del evaporador será la presión de saturación correspondiente a esta presión, que es 1.2 kPa. No es práctico diseñar dispositivos de refrigeración o aire acondicionado que impliquen presiones extremadamente bajas. 11-6C 11-7C En un sistema de refrigeración, ¿recomendaría usted condensar el refrigerante 134a a una presión de 0.7 o de 1.0 MPa si el calor se va a rechazar a un medio de enfriamiento a 15°C? ¿Por qué? R>> Al permitir una diferencia de temperatura de 10 ° C para una transferencia de de calor efectiva, la temperatura de condensación del refrigerante debe ser de 25 ° C. La presión de saturación correspondiente a 25 ° C es 0,67 MPa. Por lo tanto, La presión recomendada sería de 0.7 MPa. 11-8C ¿El área comprendida dentro de un ciclo en un diagrama T-s representa la entrada neta de trabajo para el ciclo de Carnot invertido? ¿Y para el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor? R>> El área encerrada por la curva cíclica en un diagrama T-s representa la entrada neta de trabajo para el ciclo de Carnot invertido, pero no así para el ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor. Esto se debe a que el último ciclo implica un proceso irreversible para el cual no se conoce la ruta del proceso. Considere dos ciclos de refrigeración por compresión de vapor. El refrigerante entra a la válvula de estrangulación como líquido saturado saturado a 30°C en un ciclo y como líquido subenfriado a 30°C en el otro. La presión del evaporador para ambos ciclos es la misma. ¿Cuál ciclo piensa usted que tendrá un COP más alto? R>> El ciclo que involucra líquido saturado a 30 ° C tendrá un COP más alto porque, a juzgar por el diagrama T-s, requerirá una entrada de trabajo más pequeña para la misma capacidad de refrigeración. 11-9C El COP de los ciclos de refrigeración por compresión de vapor mejora cuando el refrigerante se subenfría antes de que entre a la válvula de estrangulación. ¿Se puede subenfriar indefinidamente el refrigerante para maximizar este efecto, o hay un límite inferior? Explique. R>> La temperatura mínima a la que se puede enfriar el refrigerante antes de la aceleración es la temperatura del fregadero (el medio de enfriamiento) ya que el calor se transfiere del refrigerante al medio de enfriamiento. 11-10C ¿En qué se distingue el ciclo de refrigeración de gas ideal del ciclo Brayton? R>> El ciclo de refrigeración de gas ideal es idéntico al ciclo de Brayton, excepto que opera en la dirección inversa. 11-57C Invente un ciclo de refrigeración que trabaje con base en el ciclo Stirling invertido. También determine el COP para este ciclo. R>> El ciclo de Stirling invertido es idéntico al ciclo de Stirling, excepto except o que opera en la dirección inversa. Recordando que el ciclo de Stirling es un ciclo totalmente reversible, el ciclo de Stirling invertido también es totalmente reversible y, por lo tanto, su COP es 11-58C ¿En qué se distingue el ciclo de refrigeración de gas ideal del ciclo de refrigeración de Carnot? R>> En el ciclo ideal de refrigeración por gas, los procesos de absorción de calor y rechazo de calor ocurren a presión constante en lugar de a temperatura constante. 11-59C ¿Cómo se modifica el ciclo de refrigeración de gas ideal para enfriamiento de aviones? R>> En el enfriamiento de aeronaves, el aire atmosférico es comprimido por un compresor, enfriado por el aire circundante y expandido en una turbina. El aire frío que sale de la turbina se dirige directamente a la cabina. 11-60C En los ciclos de refrigeración de gas, ¿se puede reemplazar la turbina por una válvula de expansión como se hizo en los ciclos de refrigeración por compresión de vapor? ¿Por qué? R>> No; porque h = h (T) para gases ideales, y la temperatura del aire no disminuirá durante un proceso de estrangulamiento (h1 = h2). 11-61C 11-62C ¿Cómo se logran muy bajas temperaturas en los ciclos de refrigeración de gas? R>> Por regeneración.
