10-111 El ciclo de turbina de gas de una planta eléctrica de ciclo combinado de gas-vapor tiene una relación de presiones de 12. El aire entra al compresor a 310 K y a la turbina a 1 400 K. Los gases de combustión que salen de la turbina de gas se usan para calentar el vapor a 12.5 MPa a 500 °C en un intercambiador de calor. Los gases de combustión salen del intercambiador de calor a 247 °C. El vapor se expande en una turbina de alta presión a una presión de 2.5 MPa, y se recalienta en la cámara de combustión a 550 °C antes de que se expanda en la turbina de baja presión a 10 kPa. El flujo másico de vapor es 12 kg/s. Suponiendo que todos los procesos de compresión y expansión son isentrópicos, determine a) el flujo másico de aire en el ciclo de turbina de gas, b) la tasa de adición total de calor y c) la eficiencia térmica del ciclo combinado.
Respuestas: a) 154 kg/s, b) 1.44 105 kJ/s, c) 59.1 por ciento