Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 36
A caldeira de uma pequena central de potência produz vapor d’água a e . O fluido de trabalho muda de fase no condensador a e a taxa de transferência de calor nesse equipamento é . A primeira expansão na turbina é realizada até a pressão de e, nesta pressão, é realizado um reaquecimento. Após essa operação, o vapor expande até a pressão do condensador. Determine a temperatura de reaquecimento necessária para que a turbina de baixa pressão descarregue vapor saturado. Determine, para esta temperatura de reaquecimento, a potência total produzida na turbina e a taxa de transferência de calor na caldeira do ciclo.
Passo 1
Vem comigo que juntos resolvemos essa questão rapidinho!
Começamos o problema analisando os estados dados e buscando na Tabela B.1 algumas propriedades sobre o fluido.
Estágio 1:
Estágio 3:
Estágio 6:
Agora vamos analisar os componentes do ciclo separadamente.
Passo 2
Analisando a bomba.
Aqui, nós temos um processo adiabático e reversível, ou seja, isentrópico.
Aplicando a equação de energia:
Considerando um escoamento incompressível, temos:
Assim, conseguimos obter :
Passo 3
Analisando as turbinas.
Para a turbina a alta pressão, temos:
Desse modo, obtemos:
Já para turbina a baixa pressão:
Passo 4
Analisando o condensador.
Aqui, apenas temos transferência de energia, então:
Com isso, conseguimos calcular a vazão mássica do processo:
Passo 5
Agora iremos calcular o que o problema nos pede por final.
Calculando a potência total produzida nas turbinas:
Calculando a taxa de transferência de calor do ciclo:
E assim chegamos ao final da questão!
Até a próxima!