Enunciado

Uma central de potência a vapor, operando num ciclo de Rankine, apresenta pressão máxima igual a 5   M P a e mínima de 15   k P a . Sabendo que o valor mínimo aceitável para o título do vapor na seção de descarga da turbina é 95 % e que a potência gerada na turbina é igual a 7,5   M W , determine a temperatura na seção de descarga da caldeira e a vazão em massa de água no ciclo.

Passo 1

E aí, vem comigo resolver essa questão?

Então, bora lá!

Vamos começar o problema analisando a turbina.

Aqui, temos um processo adiabático e reversível (isentrópico):

s 4 = s 3

Aplicando a equação de energia no processo, temos:

w p = h 3 - h 4

Como o estado de saída é dado, podemos relacioná-lo ao estado de entrada da entropia, assim:

p 4 = 15   k P a

x 4 = 0,95

Pela Tabela B.1.2:

s 4 = 0,7548 + 0,95 ⋅ 7,2536

s 4 = 7,6458   k J / k g ⋅ K

Do mesmo modo:

h 4 = 225,91 + 0,95 ⋅ 2373,1

h 4 = 2480,4   k J / k g

Passo 2

Agora, vamos analisar o que realmente queremos, a caldeira.

Como:

s 3 = s 4 = 7,6458   k J / k g ⋅ K

p 3 = 5   M P a

Pela Tabela B.1.3, temos a temperatura de descarga:

T 3 = 758 ° C

h 3 = 4036,7   k J / k g

Passo 3

Por fim, temos que determinar a vazão em massa de água no ciclo.

Para isso, utilizaremos a equação de energia aplicada na turbina:

w P = h 3 - h 4

w P = 4036,7 - 2480,4

w P = 1556,3   k J / k g

Pela equação de potência:

P = m ˙ w T

7,5 × 10 3 = m ˙ ⋅ 1556,3

m ˙ = 4,82   k g / s

E assim terminamos nossa questão, te espero na próxima!

Resposta

T 3 = 758 ° C

m ˙ = 4,82   k g / s

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