Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 34
Um ciclo de Rankine ideal com reaquecimento, que utiliza água como fluido de trabalho, opera na caldeira a 15.000 kPa, no reaquecedor a 2.000 kPa e no condensador a 100 kPa. A temperatura é de 450 °C na entrada das turbinas de alta pressão e de baixa pressão. A vazão mássica através do ciclo é de 1,74 kg/s. Determine a potência utilizada pelas bombas, a energia produzida pelo ciclo, a taxa de transferência de calor no reaquecedor e a eficiência térmica do sistema.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Consideremos o esboço para este problema:
Bem, para início de análise, o problema indica que o estado 1 encontra-se em líquido saturado. Sabemos que o estado 1 encontra-se à mesma pressão do estado 6. Então, utilizando o auxílio das tabelas A.4, A.5 e A6, é possível encontrar algumas relações termodinâmicas.
Passo 2
Temos a pressão de , na tabela de líquido saturado, podemos obter:
Sabendo que o trabalho específico pode ser dado por :
Passo 3
O estado 3 está em vapor superaquecido com e , então:
Sabemos que e que encontra no estado de mistura, portanto há título:
Para encontrar o :
Para o estado 5, sabemos que e e se encontra em vapor superaquecido, das tabelas termodinâmicas: .
Para o estado 6, sabemos que a pressão é de e , então:
Para encontrar o :
Passo 4
Então, o calor que entra é:
Assim, a eficiência térmica é:
𝜂=𝑤𝑞𝑒𝑛𝑡=1548,53921,5
Passo 5
A energia fornecida pelo ciclo é:
A taxa de transferência de calor é:
E a potência utilizada pelas bombas:
Resposta
Portanto: ; ; e