Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 23
Uma central de potência a vapor, operando num ciclo de Rankine, apresenta pressão máxima igual a . As temperaturas máxima e mínima do ciclo são iguais a e . Determine a eficiência deste ciclo e aquela de um ciclo de Carnot que opera entre reservatórios térmicos que apresentam temperaturas iguais as máxima e mínima do ciclo de Rankine.
Passo 1
Bora resolver comigo uma questão de termodinâmica?
Vamos lá!
Analisando o sistema dado, temos:
Estágio 1:
Pela Tabela B.1.1:
Estágio 2:
Estágio 3:
Pela Tabela B.1.3:
Agora vamos analisar os integrantes do ciclo separadamente.
Passo 2
Começamos pela bomba.
Aqui, temos um processo reversível e adiabático, ou seja, isentrópico.
Aplicando a equação de energia, temos:
Além disso, temos que:
Como temos um fluido incompressível, facilmente calculamos o trabalho envolvido:
Desse modo, calculamos ainda :
Passo 3
Agora, analisando a caldeira.
Aqui, não possuímos trabalho, mas temos transferência de calor:
Substituindo os dados:
Passo 4
Seguindo para a turbina.
Aqui, novamente temos um processo isentrópico, assim:
Como:
Calculando :
Por fim, calculando o trabalho:
Passo 5
Finalizando os integrantes, temos o condensador.
Aqui, apenas temos transferência de calor:
Passo 6
Agora vamos buscar o que o problema realmente quer!
Determinando a eficiência deste ciclo:
Calculando a eficiência de um ciclo de Carnot:
Chegamos ao fim.
Até a próxima questão!