$2.-$ Considera una planta el$$ctrica que opera en un ciclo Rankine simple. Para calentar el agua que proviene de la bomba se utiliza el calor que libera la combusti$$n de metano. $120k\frac{g}{m}in$ de este gas se queman con $50\%$ de aire en exceso. El metano se alimenta a $30C$ y el aire a $50C.$ Los gases de combusti$$n$,$ libres de $C{H}_4$ y de $CO,$ abandonan el quemador a $450C.$ El vapor de agua entra a la turbina a raz$$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$$o$,$ la cual se alimenta al condensador a $25C$ y $1$atm, y sale de $$l a $35C.$ Considera una eficiencia isentr$$pica de $87\%$ para la turbina y de $85\%$ para la bomba. Considera que los intercambiadores de calor operan a presi$$n constante y que el agua l$$quida que entra a la bomba est$$ 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$$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$$rmica del ciclo. $(5$ puntos$)$

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

e$)$ Para el ciclo Rankine, si la presi$$n a la entrada de la turbina fuera mayor, pero se mantuviera la temperatura a la entrada de la turbina y la presi$$n de operaci$$n del condensador $$Qu$$ suceder$$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 $$Aumentar$$a$,$ disminuir$$a o permanecer$$a igual? Argumenta tu respuesta con conceptos. $(7\mathrm{.}5$ puntos$)$

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