Sítios geotérmicos não explorados nos Estados Unidos têm um potencial estimado de fornecer 100.000M W( e l é t r i c o s ) é de energia nova e limpa. O componente chave de uma planta de potência geotérmica é um trocador de calor que transfere energia térmica de uma salmoura geotérmica quente para um segundo fluido, que é evaporado neste trocador de calor. Asalmoura resfriada é reinjetada no poço geotérmico após deixar o trocador de calor, enquanto o vapor, que também deixa o trocador de calor, serve como fluido de trabalho em um ciclo Rankine. Seja uma planta de potência geotérmica projetada para fornecer P=25M W (elétrica), operando com uma eficiência térmica de η=0,20 . Salmoura pressurizada quente a T q , e n t=200 ° C é enviada para o lado dos tubos de um trocador de calor casco e tubos, enquanto o fluido de trabalho do ciclo Rankine entra no lado do casco a T f , e n t=45 ° C . A salmoura é reinjetada no poço a T q , s a i=80 ° C .(a) Supondo que a salmoura tenha as propriedades da água, determine a vazão de salmoura requerida, a efetividade requerida do trocador de calor e a área de transferência de calor necessária. O coeficiente global de transferência de calor é U=4000W / ( m 2·K ) .(b) Com o passar do tempo, a salmoura suja a área de transferência de calor, resultando em um U=2000W / ( m 2·K ) . Para as condições de operação da parte (a), determine a potência elétrica gerada pela planta geotérmica com o trocador de calor com deposição.

(a) m ˙ = 243k g s ,ε = 0,775 e A = 390m 2 (b) P = 17,74M W

Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 51

Sítios geotérmicos não explorados nos Estados Unidos têm um potencial estimado de fornecer de energia nova e limpa. O componente chave de uma planta de potência geotérmica é um trocador de calor que transfere energia térmica de uma salmoura geotérmica quente para um segundo fluido, que é evaporado neste trocador de calor. A

salmoura resfriada é reinjetada no poço geotérmico após deixar o trocador de calor, enquanto o vapor, que também deixa o trocador de calor, serve como fluido de trabalho em um ciclo Rankine. Seja uma planta de potência geotérmica projetada para fornecer (elétrica), operando com uma eficiência térmica de . Salmoura pressurizada quente a é enviada para o lado dos tubos de um trocador de calor casco e tubos, enquanto o fluido de trabalho do ciclo Rankine entra no lado do casco a . A salmoura é reinjetada no poço a .

(a) Supondo que a salmoura tenha as propriedades da água, determine a vazão de salmoura requerida, a efetividade requerida do trocador de calor e a área de transferência de calor necessária. O coeficiente global de transferência de calor é .

(b) Com o passar do tempo, a salmoura suja a área de transferência de calor, resultando em um . Para as condições de operação da parte (a), determine a potência elétrica gerada pela planta geotérmica com o trocador de calor com deposição.

Passo 1

Vamos lá! Nosso problema nos pede vazão da salmoura e eficiência do trocador de calor, mas antes não vamos esquecer do nosso velho esboço pra facilitar nosso problema.

Agora precisamos fazer nossas famosas considerações. Hehe (u.u)

Passo 2

(a)

Vamos lá! temos que calcular a vazão necessária, iremos usar os dados da tabela para salmoura (água quente pressurizada), mas temos antes que calcular o calor necessário alcançarmos a potência solicitada no problema, assim teremos:

Agora podemos calcular o fluxo da salmoura, temos que ele é dado por:

Agora precisamos calcular nossa taxa de capacidade calorifica que é dada por:

Estamos quase terminando, vamos calcular a eficiência que é dada por:

Agora pra matar de vez essa letra, temos da figura , para essa situação que , agora calculando a área temos:

Passo 3

(b)

Agora temos que nosso encanamento está sujo o que reduziu seu coeficiente global pela metade, para encontrarmos a potencia elétrica vamos fazer o caminho contrário que fizemos na letra (a).

Assim vamos começar calculando nosso :

Da imagem para um de a eficiência do trocador de calor é agora vamos calcular o calor trocado por esse sistema:

Pra matar de vez com essa questão temos que a Potência elétrica gerada é:

Isso é tudo pessoal! \o/

Resposta

(a) e

(b)

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