Num ciclo Rankine, o vapor d’água deixa a caldeira e entra na turbina a 4 MPa e 400°C. A pressão no condensador é de 10 kPa. Determine o rendimento do ciclo.
Dado: Água a 4MPa e temperatura de 400°C tem e .
Passo 1
A eficiência de um ciclo de geração de potência é definida coma
Portanto, precisamos achar o trabalho da bomba, da turbina e a quantidade de calor fornecida ao ciclo.
Passo 2
Vamos calcular o trabalho fornecido à bomba. Nesse caso estamos falando de um trabalho de fluxo, onde o volume específico permanece constante e a pressão varia, portanto
Como o fluido entra na bomba como líquido saturado a 10 kPa podemos ver, pela tabela, que . Assim
Além disso podemos lembrar que e assim acharmos a entalpia do estado 2:
Pela tabela a entalpia do estado 1 vale 191,8 kJ/kg, logo
Passo 3
Analisando a turbina vamos ter que, pela primeira lei e, pela segunda lei, teremos que . Pelo dado do problema também conseguimos ver que no estado de pressão igual a 4MPa e temperatura de 400°C a água tem e .
Para a entalpia vamos utilizar e obtemos:
Portanto o trabalho da turbina será de
e o trabalho líquido será
Passo 4
Agora vamos calcular , que é igual a diferença de entalpia entre os estados de vapor saturado a 4 MPa e líquido saturado a 10kPa. Portanto, segundo a tabela, temos
Passo 5
Agora basta substituir e achar o rendimento