Enunciado

A água é o fluido de trabalho em um ciclo de Rankine. O vapor d'água deixa o gerador de vapor a uma pressão de 1500 ibfin e a uma temperatura de 1100°F. Devido aos efeitos da transferência de calor e do atrito na linha que conecta o gerador de vapor à turbina, a pressão e a temperatura na entrada da turbina sio reduzidas para 1400 Ibf/in' e 1000F, respectivamente. Tanto a turbina quanto a bomba tem eficiência isentrópica de 85%. A pressão na entrada do condensador é de 2 Ibf/in, porém, devido aos efeitos de atrito, o condensado sai do condensador a uma pressão de 1,5 Ibffin'e a uma temperatura de 110°F. O condensado é bombeado a 1600 Ibf/in? antes de entrar no gerador de vapor. A potência líquida de saída do ciclo é 1 x 10° Btu/h. A água de resfriamento sofre um aumento de temperatura de 60°F para 76"F, com queda de pressão desprezível, ao passar pelo condensador. Determine para esse ciclo: (a) a vazão mássica de vapor, em Ib/h. (b) a taxa de transferência de calor, em Btu/h, para o fluido de trabalho que passa pelo gerador de vapor. (c) a eficiência térmica. 9 a vazão mássica da água de resfriamento, em ib/h.

Passo 1

Faaala, galerinhaaa!! Em a, queremos a vazão mássica de vapor, em lb/h.

Em a, teremos que

x = ( h 2 - h f ) / h 1 - h 2 s

Substituindo com os valores, teremos:

x = ( 982,8 - 48,09 ) / 1048,3 = 0,892   l b / h

Passo 2

Em b, teremos que encontrar a taxa de transferência de calor, em Btu/h. Temos então, que:

Q = [ ( h 1 - h 2 ) - ( h 4 - h 3 ) ] / h 1 - h 4

Substituindo, teremos:

Q = 1 0 3 * 3413 / 532,7 = 6,41 * 1 0 3   B t u / h

Passo 3

Por fim, em c, queremos a eficiência. Logo, teremos que:

n = [ ( 1517,8 - 982,8 ) - ( 45,4 - 43,1 ) ] / ( 1517,8 - 45,4 )

Logo, teremos que:

n = 0,362    

Resposta

a) 0,892   l b / h

b) 6,41 * 1 0 3   B t u / h

c) n = 0,362

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