Pregunta: 2.- Considera una planta eléctrica que opera en un ciclo Rankine simple. Para calentar el agua que proviene de la bomba se utiliza el calor que libera la combustión de metano. 120kgmin de este gas se queman con 50% de aire en exceso. El metano se alimenta a 30°C y el aire a 50°C. Los gases de combustión, libres de CH4 y de CO, abandonan el quemador a

$2.-$ Considera una planta el$é$ctrica que opera en un ciclo Rankine simple. Para calentar el agua que proviene de la bomba se utiliza el calor que libera la combusti$ó$n de metano. $120k\frac{g}{m}in$ de este gas se queman con $50\%$ de aire en exceso. El metano se alimenta a $30°C$ y el aire a $50°C.$ Los gases de combusti$ó$n$,$ libres de $C{H}_4$ y de $CO,$ abandonan el quemador a $450°C.$ El vapor de agua entra a la turbina a raz$ó$n de $26\mathrm{.}24k\frac{g}{s}$ y $10$MPa y sale de ella a $10$kPa. Para enfriar el vapor que sale de la turbina se usa agua de proveniente de un r$í$o$,$ la cual se alimenta al condensador a $25°C$ y $1$atm, y sale de $é$l a $35°C.$ Considera una eficiencia isentr$ó$pica de $87\%$ para la turbina y de $85\%$ para la bomba. Considera que los intercambiadores de calor operan a presi$ó$n constante y que el agua l$í$quida que entra a la bomba est$á$ saturada.

a$)$ Calcula la cantidad de calor en $kW$ que se alimenta al boiler. $(15$ puntos$)$

b$)$ Calcula la temperatura del agua a la entrada de la turbina. $(10$ puntos$)$

c$)$ Calcula el flujo m$á$sico de agua de enfriamiento en $k\frac{g}{s}$ que se requiere para que se lleve a cabo este proceso. $(5$ puntos$)$

d$)$ Calcula la potencia neta del ciclo en MW y la eficiencia t$é$rmica del ciclo. $(5$ puntos$)$

Contesta las siguientes preguntas sin hacer ning$ú$n c$á$lculo$.$

e$)$ Para el ciclo Rankine, si la presi$ó$n a la entrada de la turbina fuera mayor, pero se mantuviera la temperatura a la entrada de la turbina y la presi$ó$n de operaci$ó$n del condensador $¿$Qu$é$ suceder$í$a con cada una de las siguientes variables? El contenido de humedad del vapor a la salida de la turbina y el calor de salida $¿$Aumentar$í$a$,$ disminuir$í$a o permanecer$í$a igual? Argumenta tu respuesta con conceptos. $(7\mathrm{.}5$ puntos$)$

f$)$ Para el ciclo Rankine, si la presi$ó$n de operaci$ó$n del condensador aumentara, pero se mantuvieran las condiciones de presi$ó$n y temperatura a la entrada de la turbina $¿$Qu$é$ suceder$í$a con cada una de las siguientes variables? Calor de salida, eficiencia t$é$rmica del ciclo y calidad del vapor a la salida de la turbina $¿$Aumentar$í$a$,$ disminuir$í$a o permanecer$í$a igual? Argumenta tu respuesta con conceptos. $(7\mathrm{.}5$ puntos$)$