Enunciado

65 Propõe-se construir uma central termoelétrica com potência de 1000 MW e utilizando vapor dágua como fluido de trabalho. Os condensadores devem ser resfriados com a água de um rio (ver Fig. P7.65). A temperatura máxima do vapor será de 550°C e a pressão nos condensadores será de 10 kPa. Como consultor de engenharia, você é solicitado a estimar o aumento da temperatura da água no rio (entre montante e jusante da usina). Qual é a sua estimativa?

Passo 1

Oppaaa..

Nessa questão vamos usar a equação de máquina térmica:

η = W ˙ Q ˙ H = Q ˙ H - Q ˙ L Q ˙ H

Para o ciclo de carnot:

η = T H - T L T H

E vamos usar tambem as tabelas do final do livro.

Passo 2

O T H a gente já tem, né:

T H = 550 + 273,2

T H = 823,2   K

E o T L vai ser a pressão de saturação a 10kPa, então olhamos na tabela B.1.2:

T L = 45,8 + 273,2

T L = 319   K

Vamos fazer algumas manipulações com as igualdades:

W ˙ = Q ˙ H - Q ˙ L ˙

Q ˙ H = W ˙ + Q ˙ L

E substituindo na eficência:

η = W ˙ Q ˙ H

η = W ˙ W ˙ + Q ˙ L

η W ˙ + Q ˙ L = W ˙

η W ˙ + η Q ˙ L = W ˙

η Q ˙ L = W ˙ - η W ˙

Q ˙ L = W ˙ 1 - η η

Calculando o η por carnot:

η = T H - T L T H

η = 823,2 - 319 823,2

η = 0,6125

E voltando:

Q ˙ L = W ˙ 1 - η η

Q ˙ L = 10 6 1 - 0,6125 0,6125

Q ˙ L = 0,6327 × 10 6 k W

Passo 3

Com as medidas e a vazão e também a densidade da água, podemos calcular a vazão de água:

m ˙ H 2 O = 1000 × 60 × 8 × 10 60

Repara que dividimos por 60 pra passar minuto pra segundo.

m ˙ H 2 O = 80   000   k g / s

E usando o que achamos no passo anterior:

Q ˙ L = m ˙ H 2 O Δ h

Q ˙ L = m ˙ H 2 O C P Δ T H 2 O

0,6327 × 10 6 = 80000 × 4,184 × Δ T H 2 O

Δ T H 2 O = 1,9   ° C

Resposta

Δ T H 2 O = 1,9   ° C

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