Resolver ejercicio sobre la primera ley de la termodinámica

Situación industrial: Una caldera produce una corriente de vapor de agua a una determinada presión y temperatura, esta corriente ingresa a una turbina y se expande isoentrópicamente. Una fracción de ese vapor se extrae a una presión dada y se envía a una cámara de mezcla en la que simultáneamente ingresa una corriente de agua fría que será descrita más adelante. El vapor restante continúa expandiéndose en la turbina hasta lograr cierta presión y luego ingresa a un condensador del que sale convertido en líquido saturado. El líquido saturado ingresa a una bomba donde se comprime de forma isentrópica hasta una presión determinada. A esa presión ingresa a la cámara de mezcla mencionada anteriormente, allí se mezcla con la corriente de vapor que ingresa proveniente de la caldera. La mezcla que sale de la cámara se encuentra como líquido saturado, e ingresa a una segunda bomba en la que aumenta su presión hasta un valor determinado, esta corriente finalmente sale de la bomba e ingresa a la caldera.

Datos.
Presión a la entrada de la turbina (MPa) = 15,6
Temperatura a la entrada de la turbina (°C) = 620
Presión en el condensador (kPa) = 12
Presión a la entrada de la cámara de mezcla de la fracción que proviene directamente de la turbina (MPa) = 1.4

• Encontrar los valores de presión, temperatura y entalpía para cada una de las corriente
• Determinar la fracción de vapor que va desde la turbina hacia la cámara de mezclado.
• Determinar el trabajo en la turbina y en cada una de las bombas:

Suposiciones:

✓ Suponga condiciones estacionarias de operación, asuma que los cambios de energía cinética y potencial son insignificantes.

✓ Suponga que las turbinas y las bombas funcionan de forma isentrópica, es decir, no generan un cambio en la entropía

✓ Suponga que no hay caídas de presión en la caldera, el condensador y la cámara de mezclado.

✓ Suponga que las corrientes de salida del condensador y de la cámara de mezclado se encuentran en estado líquido saturado