Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 63
Calcule a destruição de exergia em cada um dos componentes do ciclo de Rankine simples ideal do Prob. 10-17E, considerando que o calor é rejeitado para um lago a 40 °F e fornecido por um reservatório de energia a 1500 °F.
Passo 1
Tá legal! A primeira coisa que vamos fazer é ilustrar o ciclo Rankine ideal e o seu diagrama T-s com a figura a seguir fornecida nessa seção do livro:
Agora, o que devemos fazer é converter as temperaturas dadas para Celsius e as pressões dadas para kPa para encontrar o valor das propriedades termodinâmicas nos pontos de interesse, então, teremos:
Agora, com esses valores, vamos encontrar as propriedades termodinâmicas de interesse no apêndice A, então, teremos:
Com esse valor podemos encontrar o trabalho específico da bomba, que será dado por:
Com o trabalho específico da bomba, podemos encontrar a entalpia do ponto 2 aplicando um equilíbrio de energia específica para a bomba, então teremos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora, continuando com as propriedades, temos:
Dessa forma, para o ponto 4, temos título de:
Dessa forma, a entalpia no ponto 4 será:
Passo 2
Agora, com os valores encontrados no passo 1, podemos encontrar o calor que entra e sai do sistema. Dessa forma aplicando o equilíbrio de energia para a caldeira, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
E, aplicando o equilíbrio de energia para o condensador, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora vamos converter as temperaturas do lago e do reservatório de energia, então temos:
Passo 3
Agora, sabendo que a equação da exergia específica destruída é dada por:
Em que a geração de entropia é dada por:
Então, a equação da exergia destruída se torna:
Então, aplicando a equação para a caldeira (processo 2-3), temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Passo 4
Agora, para descobrir a exergia destruída no condensador, vamos aplicar o mesmo procedimento do passo 3, só que entre os pontos 4 e 1, então, teremos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora, como os processos 1-2 e 3-4 são isentrópicos, então eles não tem geração de entropia e consequentemento não possuem exergia destruída, então, teremos: