Instalaciones térmicas, Apuntes de Instalaciones de Fluidos

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17/10/2018-1TBA ii iería Industrial Carrera de Ingenie. Instalaciones Térmicas — 2018 2Q — PARCIAL 1 PREGUNTAS VICENTE CELANI TEMA A 24, Combiestion 1 £S puntos, 3 cada pregunta): Un combustible ene como fórmula porcentual un 40% C7H1602 y un 60% C8H1802, Se esta 'Ccombustionando con un 12% % de exceso de aire. 2) Escriba la ecuación equilibrada de la combustión con exceso de aire LL Escriba la ecuación equilibrada para combustion Determine la relación aire/com; bustible necesaria estequiomética. Para mezcla estequiométrica. R COMBUSTIBLES (3 puntos) - La Relación esto lluidos a gas 2) Larelación en peso de Sada combustible que en la reacción real me da porcentaje de ó o. K La relación en peso de combustible y oxígeno que en la reacción teórica me da porcentaje de CO nul 5] La relación en peso de valor 14,7:1. £) 22 La relación en peso o) nulo. 'O, CO2 y H20: ART La relación en peso de combustible y oxígeno que en la reacción teórica me da porcentajes de Ci y nulo. Da maleción Ep peso te OMbaSibtS y Giger qe ette feacción teórica da pofoeftaicte Comte: 'quiométrica de los combustibles fósiles líquidos o gaseosos es ó 2 y de CO de combustible y oxigeno que en la reacción teórica me da porcentajes de CO2 y tión. 3) COMBUSTIBLES (12 puntos): Observe la figura siguiente de porcentuales de gases de combusti (8 puntos) - Señale zona rica y pobre > => (5 puntos) - Señale el nombre de cada gas y la fórmula química correspondiente 247 (2 puntos) - Diga a que combustible pertenece 2% (2 punto) - Coloque las variables correspondientes en cada eje aia / mate AAA, <>) SASOUN A Ñ lr Drds de SE NOx Niro Rno A SS J = Vio rado ae A 3) e ps AY) Da Disxido aC. ' 5). Oxgaro I-delecka de Gr e 2 Gercera Le 5 E A A Y Ac DD GRAU O) (=d% o = Ad) ANEaR 3 ' RES a ra 1 A A A a .. SO Pp =i PA EA 7, 8-ITBA nd JTBA Carrera de Ingeniería Instalaciones Térmicas — 2018 2Q- PARCIAL 4 PREGUNTAS VICENTE CELANI TEMA B Sy 6, tesón a Ue rc 1(15 puntos, 3 ¡cada pregunta): Un combuslble llene como fórmula porcentual un 60% C7H1602 y un 112002. Se osta con un 17% de exceso de alro. a) Escriba ln'ecuación equilibrada de la combustión con axcoso 49 aja b) har la ecuación equilibrada para combustión estequiométrica. 0) mine la relación Alro/combustible necesaria para mezcla estequiométrica. 2) - COMBUSTIBLES (3 puntos) - La Rotación 'estequiométrica de los combustibles fósiles liquidos o gaseosos es a) La relación en peso de cada combustible que en la reacción roal mo da porcentaje de CO mínimo. b) pe lafacad '9n peso de combustible y oxigeno que en la reacción teórica me da porcentajes de CO, CO2 y H20. Q La relación en peso de combustible y oxigeno que an la reacción tobrica mo da porcentaje de CO nulo. La rolación on peso de combustible y oxigano que on la rencción tuórica mo da porcentaje de CO nulo. $) Larelación en peso de valor 14,7:1. y Ei poso de combustible y oxigeno que en la reacción teórica mo da porcentajes de CO2 y de CO nulo, 1) COMBUSTIBLES (12 puntos): Observe la figura siguiente de porcentuales de gasos de combustión. 2) (3 puntos) - Señale el nombre de cada zona 5) (E puntos) - Señale ol nombro de cada gas y la Iórmula química corrospondiente <) (2 puntos) Gual as la zona de combustión adecuada y porque? d) (5 puntos) - Señale que lin las rectas a, b y el punto c respectivamento. AS PoBrA= cackháse de COL AS e SOLA se] ap PUNTO (a ps JAJONA. SPP auy El [ena Ja 9 ojund Ps (p re : o a a ap. Molnpord 3] 409 3juSpiauos. sa PP A opimby 1 S3pepistyo; SE] ¡emo le SOSMUpUIpo Lo SoPepoidowd El a Bn o sE = 2 y Mi, 0a + SONES E Eo to Mus 60 5) 15) Cgmbos 1 1,5 vol mm A SAO y A Os Des 23 C¿HMuDa a Ha ; á y Q -3N6Y 3 A me Lom Ma Op + yO2 Ex: 330 yn 0 = q ' Qin > exo 9 NS, NGN DNSMO + $505 Y GDA 2 A 10, SS. + ASE NA A 30.03 INST ALACIONES Ti ÉRMICAS, 2% La) Cuat 2018, 1* Parcial - PREGUNTAS S.WRAY Tema A a ss punto | p(MPa) 10 hKd/ke) | Estado del fluido A PEA iras POB Ji 0 /kg) Titulo (sl aplica) | Equipos involucrados 4 3 5 latas SÓ salida de la bomba E ES , 5 | 0 La. emp Entrada a la caldera S | | LES O > a 3 > == < ét|34510-|10:239 |sea,19] ==0362| ¿ q: 085 Mp homo] == 91 | 350 | 40099 |90150% 5 [aso 2099 |16 35 Sands aa, ] Gorda lambó. Lig sat (=0) b) y ; os363 Sia 3,0989 S 2 8) naco | O A AS | Datos estimados: Teqosams VAN E i Nexo 34/03 *)> 7 Comparación y justificación: La... apa EA MO ya Guee,. Pare dle La energía entugodo en Lo coldera de la entego. a. 00 na00 de dv que de extrcs. cel coto. -(ofmiusass) 2/2 30.03 INSTALACIONES TÉRMICAS, 2% c vuat 2018, 1% Parcial - PREGUNTAS SINRAY Tema A Nombre: Legajo: No entregar hoja aporte - Ua ciclo de potes le patencia que utiliza vapor de agua como fluido de trabajo opera entre 7,5 kPa (a) y 17.5 MPa (3) y un » MPa (3) y una Tus = 550"C. La eficiencia térmica de la turbina es 85%. La temperatura del agua de alimentación es de 45*C XK Completar A la tabla adjunta [5 pts) ASÍ el diagrama de Mollier adjunto 15 pts] Calcular _ AN el rendimiento térmico del ciclo [5 pts b) ¡el rendimiento de la planta, considerando que la Instalación cuenta con una caldera real y un grupo turboaltemador real pu) - Despreciar el trabajo de la bomba + Despreciar pérdidas de masa y purgas + Despreciar pérdidas de presión + Sie requiere un dato que no sé especifica en el enunciado, estimario. Considerando purgas continuas del 10% de la carga, recalcular el rendimiento del elo y compararlo con el calculada én el inciso 2.3). Justificar la diferencia encontrada [10 pts] L Za extiaon las PAGA de ANAL cm ro IO O re a 1,4 CN ALGA Ju E = OL omozes DURA (ne Mas) e naa (hs-ha),* HO an 'Q 0 ) CIBILS 54339 INSTALACIONES 204 8, PREGUNT a cele 8, PREGUNTAS RUHILAL Responda cada uno siguiente tabla los 5 ejercicios comp | ejercicio — Puntaje 20 puntos, | [ÉS + J 3 | ha X do E = | iS o xy - a A | JE Nola: esta tabla sa tendrá en cuenta on la conección Pe UfUsied tene des. ciclos de tipo "Rankinc Saturado" ambos con la misma presión máximo de operación (desde la salida de ls turbina hasta la entrada a la bomba). En el condensador de to de los cic ra Spira hasta una temperatura un poco más baja que en el otro ciclo. Elija cual aseveración és la correcta 49. El cielo que tiene mayor presión en ») Se 1 condensador tiene mayor El cielo que tiene mayor Temperatura eu cl condensador tiene mu El ciclo qué tiene mayor fracción de vacío (o titulo termodintinico) en la salido de la turbina es el quetiene mayor eficiencia En.l que tiene sondensador de menor Presión es +) Ninguna de las anteriores (8) que se lor y eficiencia Las Vilriles redoctors en general se modelan como: 1) ' Isoentrópicas BJ Isocntálpicas, Adiabáticas + imeversibles AL. Alñabáticas y reversible (CS) Como Valvulas de seguridad e) Ninguna de las amteriores Used tiene que mezclar en enfriar dos fluidos que está apreciablemente mayor a la del entrono y la otra similar al caso se logra enfriar hasta una menor temperatura Cadueca inicialmente los dos Muidos y espera 5 minutos ) espera $ minutos con los Muidos separados y luego mezcla ambos e) ambos casos son iguales d La solución es caótica, es dec €) ninguna de Tas anteriores puro crio Un punto en el cual se desconocen las propiedades termodinámicas (9)) Elim eel cual as denidados del líquido y del vapor són )' Es coincidente con la producción de vapor Mlashing. d) Ese punto cn el cual la irreversibilidad se vuelve máxima €) Ninguna de las anteriores ma distintas temperatur ¡entorno (Ej: café calient siendo una de ellas he tibia). En qué el resultado e mM acasiónes Cs UNO y en otras es otro ales. Tema A 30.03 Instalaciones Térmicas '*"”" FINAL - 2% Cuatrimestre - 2018 Legajo Profesor: Rok 1) 20 puntos Se va a enfilar aceite caliente en un intercambiador de calor de doble tubo, a contrallujo 111 00m | Hipótesis de modelado Las propiedades del agua son: p = 990.1 kg/m* Pr = 3.91 y k = 0.637 W/m +*C v= p/p = 0.602 x 10"* m/s dl Las propiedades del aceite son p = 852 kg/m? Pr = 499.3 k= 0.138 W/m -*C y =3.794 Xx 1073 m?s Determinar y redondear la respuesta correcta en € ada caso: 1,61 [16.1 [0,161 [0.0161 | 5349 [53490 11534900 534 | [2.406 2406 [2406 2406 0.745 l 7.45 | 74.5 745 | l _— [E | Nota: Acierto suma 5, desacierto resta 1 Tema A 30.03 Instalaciones Térmicas FINAL - 29 Cuatrimestre - 2018 1) 20 puntos: Se va a enfriar aceite caliente en un interes! Aceite caliente 0.8 kg/s | Agua fría 0.5 kg/s El tubo interior de cobre coraza) es de 3 cm. Por el 0.8 kg/s. Tomando las temperaturas prome coeficiente total de transfes Las propiedades del agua son: p = 990.1 kg/m* Pr k = 0.637 W/m - *C Las propiedades del aceite son: p = 852 kg/m* k = 0.138 W/m - *C v smbiador de calor de doble tubo, a contraflujo tal tiene un diámetro de 2 em y un espesor despreciable. 1 tubo fluye agua a razón de 0.5 kg/s y el acei dio del agua y del aceite como 45 12 v pa NOTA: : con Tohe Proa AM ] 2 200 Profesor: Roberto Hilal J como muestra la Figuera Hipótesis de modelado: del tubo interior es despreciable, puemo es intensamente conducior y su 2 El Mujo del agua así como el del aceite están completamente desarrollados. ¡edades del aceite y del agua s0n constantes 3 Las prop! El diámetro interior del tubo exterior (la te por espacio anular a razón de 9 y B0*C, respectivamente, determine el rencia de calor de este intercambiador. 3.91 lp = 0.602 Xx 107 m?/s = 499,3 3.794 Xx 10 m?/s terminar y redondear la respuesta correcta en cada caso: 0.161 0.0161 534 O A ro de Reyno! ñ subo ==: 534900 : 2.406) |24.06 240.6 a 24 a 0 [res : 745, C) | cierto suma 5, desacierto resta 1 2) 20 puntos El ciclo ideal de Rankine que se muestra en la figura El vapor es el fluido de trabajo en un ciclo ideal de Rankine. El v condensador a una presión de 0.008 MPa. Ambas salidas líquidas saturadas. El agua de refrigeración del condensador ingresa a 15%C y sale a 35% Hipótesis de modelado: 1, Cada componente del ciclo se analiza como un volumen de control en estado estacionario 2. Todos los procesos del fluido de trabajo son reversibles internamente 3. La turbina y la bomba funcionan adiabáticamente y cuasi-estáticamente (isoentrópicas). mi 4. Los cambios de energía cinética y potencial son insignificantes. 5. El vapor entra en la turbina, saturado y el condensado sale del condensador como liquido saturado apor saturado entra en la turbina a 8,0 MPa y El La potencia neta del ciclo es de 100. MW. Determinar para el ciclo y redondear la respuesta correcta en cada caso: "La eficiencia 0.225 0.0837 (E) 0.0371 0371 térmica El BWR 0.0837 | 0.0937 0:00837 0.00937 0.000937 [caudal másico de | 3700 77000 3900 3600 e apor (en kg/h) 2 Potencia de 169.8 321: 432,5 269.8 ndensado Q out ES 7 1W) potencia del 169.8 321.9 432.5 369.8 erador de vapor j (MW) udal másico de | 10230 7300000 73000 1023 2027 de eración del 'nsador (en Acierto suma 20/6, desacierto resta 1 puntos) Haga el ja de corres fencla ) de lla AE id Copsolina) señalindo Las cuev: a. 602,00, B2, HC, NOx, 2ona cry ena pobre. 3 suF ys al comba > ente ae combustión € mu — sor = y a re nato con de a pero de At coa y ARO Po qe comba ce «e La relación rales dear o mica NOMBRE: . puntos de issorvección de dos diegrammas ciclos 1-3 delos pación Y baja con un ciclo combinado. d) Es cualquiera de los Brayton, cuando se tral e) Todas las anteriores O Ninguna de las anteriores importan del * int” es: 4 0) porecia del ¿PON point cambiador de calor, para que elo de calor 1er dirección correcta b) e metría de los disgramas T-S del ciclo combinado Brayion Rania €) Debido a que sc corresponde con el e groids de las áreas encerradas por la conjunción de los os Brayton y Rankine, en un ciclo combindádo 917 Es el punto “donde se cruzan las curvas de las 3 fases, entonces es importante ya que las densidades eS nel punto trip, donde se cruzan las curvas de las 3 finos, entonces es Importante Ye que las energías libres son iguales para cada fase. AY, Todas las anteriores 2) Ninguna de las anteriores 5 grandes ventajas de los generadores de vapor verticales son: Aprovechan mejor el gradiente de densidades para favorecer la convección ! Economizan espacios b) Ayudan al pandeo y son más resistentes a las tensiones térmicas. 4 €) Todas las anteriores ' d d) Ninguna de las anteriores 6) Las Válvulas reductoras en general se modelan como: a) Isoentrópicas Isoentálpicas, Adiabáticas e irreversibles E) Adiabáticas y reversibles d) Ninguna de las anteriores 7) Las Calderas Acuotubulares trasmiten | . > Demo de les loc A _——— E a e ta ránnida rabrian mue de porcentsdan 09 NOMBRE: _ La rebecidn en pasas de combinó y a yde 0 . A ' de co Horas: Úo nino torna BUY Ano e LOMA srtos ¿Lo "TOn AO on ' 20/07/2018- MTBA — Ingenieria industrial La pos Térmicas - 2018 ) instalaciones Tár eS Lo d PREGUNTAS DE ROBERTO HILAL. _— cada ltem (UNA 1) Usted tiene por una lado ciclo combinado Brayton-Rankine y por convencional. Observando los diagramas T-S de cada uno de los ciclos combinado y el convencional). Como distinguiría cual es cual? a) Máximos de Presión y Temperatura alcanzadas: en el ciclo convencional son valores más altos 4 ciclos son idénticos y no hay una forma de darse cuenta cual es cual, aún t S de cada uno de ellos. d) Máximos de Presión y Temperatura alcanzadas: en el ciclo convencional | en el Rankine combinado la temperatura de salida de la Turbina esta li escape del Brayton lo cual también limita la presión de alta del Rankine €) Ninguna de las anteriores