UNIVERSIDAD PRIDADA DEL VALLEFACULTAD INGENIERIACARRERA DE PETROLEO, GAS Y ENERGIASDoc. Ing. M. Sc. Tomás Peredo RocabadoGestión: II-2014

PRÁCTICA DE TERMODINÁMICADE HIDROCARBUROS

PRÁCTICA II

1. Un hidrocarburo liquido a 60°F tiene 51,5 °API, que tiene la siguiente composicion quimica: 25% i-butano, 15% n-hexano, 25% i-heptano y el resto de n-octano porcentajes en masa, el cual se utiliza como combustible para el funcionamiento de una planta termoelectrica que produce 100 MW de potencia, para este proposito el mismo funciona con el ciclo de Rankine Recalentado, el caldero produce vapor sobre calentado de 4Mpa y 500°C, ingresando a una turbina de alta presion saliendo a 300 Kpa siendo recalentado hasta 500°C, luego ingresa a otra turbina de baja presion saliendo a 75 Kpa, finalmente es comdensado y bombeado al caldero. Se requiere lo siguiente:

a) Un grafico de la maquina y el digrama de fases de IZARTb) QL ,QH , WN y η c) El flujo masico del vapor de agua en Kg/hd) El flujo masico del combustible en Kg/h, si la ηc = 91% .e) La relacion de flujo aire/combustible y los humos/combustible con un 25 % de exceso de aire

2. El GLP tiene la siguiente composicion (30% i-butano, 50% n-butano, 20% i-pentano), el cual se utiliza como combustible para un ciclo de combustion interna ciclo de OTTO, el cual utiliza inicialmente aire del ambiente a 20°C y 1,35 bares, el motor consume 350 g/min de GLP, la efiencia de combustion es del 95% la relacion de compresion es del 9,55 tambien se conoce que la realcion de flujo entre el aire/GLP es de 19,05. Se requiere que dtermine:

a) El ciclo en un diagrama P vs V y la P y T en cada punto del ciclo b) QL ,QH , WN y η c) La potencia en KW y Hp.d) El flujo masico de aire y los humos en Kg/he) El volumen del radiador en litros/min, si el agua ingresa inicialmente a 35ºC hasta 100ºC

3. Una planta termoelectrica ubicada en Chapare genera electricidad con una potencia de 120 MW, dicha maquina térmica cumple el ciclo de BRAYTON, el ciclo inicialmente utiliza aire a 25°C y 1,15 Bares, el sistema llega a una presion de 2,25 Mpa y 1450 K como maximo, el quemador utiliza como combustible al Gas Natural descrito en la primera columna de la tabla donde el mas pesado es iC5, quemandose con una eficinecia de combustion del 92%, utilizando una realcion de flujo aire/GN de 17,85. Con estos datos se requiere que determine:

a) Un grafico de la maquina y el ciclo en un grafico P vs Vb) La P y T en cada punto del cicloc) QL ,QH , WN y η d) El flujo masico del GN en Kg/he) El flujo masico del aire que utiliza el ciclo f) El flujo masico del aire y los humos producidos en el quemadorg) El Flujo masico de agua fria en el radiador que ingresa a 15°C y sale a 85°C. Ce = 4,1868 KJ/Kg °C

4. Calcule la eficiencia térmica de una planta térmica que cumple el ciclo de Carnot, que funciona a 850ºC y 35ºC, el cual consume 1500 litros/min en condiciones estandar, de (60% i-Butano + 40% n-propano) composición en masa. Calcule:

a) Un grafico de la maquina y el ciclo en un grafico P vs Vb) QL ,QH Y WN c) La potencia en Hp.d) El flujo masico del aire y humos con un 21,5 % de exceso de aire

5. Una maquina termica que utiliza el ciclo de RANKINE, tiene un caldero que requiere producir 1500 Kg/h de vapor agua sobrecalentado, a 500°C y 2,5 MPa, para lo cual se tiene gas natural cuya composición en volumen es (85% CH4, 5% n-butano, 2,5% i-pentano, 3,5% n-etano, el resto de n-pentano), dicho vapor ingresa a una turbina de alta presion saliendo a 0,95 Bares, posteriormente es condensado y bombeado al caldero nuevamente, se sabe que la eficiencia de aprovechamiento del calor es del 90%. Determinar:

a) Un grafico de la maquina y el ciclo en un grafico P vs Vb) La entalpia en cada punto del cicloc) QL ,QH Y WN d) La potencia en HP y MW e) El flujo del combustible en kg/h.f) Flujo de los humos y el aire al 15% de exceso de aire en Kg.