Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 55
Um ciclo de potência a vapor d’água apresenta pressão máxima igual a e a temperatura na seção de descarga do condensador é . Sabendo que o rendimento da turbina é , que todos os outros componentes do ciclo são ideais e que a caldeira superaquece o vapor até , determine a eficiência térmica do ciclo.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
Aqui temos um ciclo de potência com uma turbina real. E queremos a eficiência térmica do sistema.
Um ciclo de potência a vapor com uma turbina real é representado pelo seguinte diagrama T-s:
O caminho representa o processo isoentrópico realizado pela turbina e o caminho o processo real.
A partir da análise da tabela de propriedades termodinâmicas para o vapor de água, com e , temos que:
Passo 2
Como foi dito anteriormente, o processo é isoentrópico, portanto:
Como na saída da turbina temos que:
Podemos utilizar o valor da entropia e da temperatura do estado para descobrir o título e a entalpia específica. Primeiro vamos descobrir o título correspondente do estado :
A entalpia específica será:
Passo 3
Sabendo a entalpia específica do estado podemos encontrar o trabalho isentrópico da turbina:
Como temos o valor do rendimento da turbina, também conhecido como eficiência isentrópica, podemos descobrir o valor do trabalho real, bem como da entalpia específica real.
Podemos descobrir o valor da entalpia do estado a partir do trabalho real:
Passo 4
A eficiência térmica é dada pela razão entre o trabalho líquido e o calor fornecido, ou seja, da caldeira:
O trabalho líquido é dado pela subtração do trabalho produzido pelo trabalho gasto, ou seja, trabalho de turbina menos o trabalho da bomba:
A eficiência térmica será: