Um ciclo Rankine, simples, como R-22 como fluido de trabalho deve ser usado como um ciclo de fundo para uma instalação geradora de energia elétrica. A fonte de energia de alta temperatura disponível para o gerador de vapor de R-22 é o gás de exaustão de um motor a diesel. As condições de entrada no motor a diesel são 100k P a e 20° C , a razão de compressão é 20 e a temperatura máxima no ciclo é de 2800° C . Vapor saturado de R-22 sai do gerador de vapor do ciclo de fundo a 110° C , e a temperatura no condensador é de 30° C . A potência produzida pelo motor a diesel é de 1M W . Admitindo ambos os ciclos ideais, determine:a. A vazão requerida no motor a diesel.b. A potência produzida no ciclo de fundo, considerando que a exaustão no motor a diesel é resfriada até 200° C no gerador de vapor de R-22.

a. m ˙ a r = 0,79k g / s b. W ˙ R - 12 = 83,6k W

Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 85

Um ciclo Rankine, simples, como R-22 como fluido de trabalho deve ser usado como um ciclo de fundo para uma instalação geradora de energia elétrica. A fonte de energia de alta temperatura disponível para o gerador de vapor de R-22 é o gás de exaustão de um motor a diesel. As condições de entrada no motor a diesel são e , a razão de compressão é e a temperatura máxima no ciclo é de . Vapor saturado de R-22 sai do gerador de vapor do ciclo de fundo a , e a temperatura no condensador é de . A potência produzida pelo motor a diesel é de . Admitindo ambos os ciclos ideais, determine:

a. A vazão requerida no motor a diesel.

b. A potência produzida no ciclo de fundo, considerando que a exaustão no motor a diesel é resfriada até no gerador de vapor de R-22.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Essa questão é basicamente aplicação de fórmulas e nós vamos relembrando essas fórmulas nos próximos passos. Vamos começar dando uma olhadinha nos diagramas do processo:

Então, nós podemos extrair algumas informações importantes para o ciclo diesel:

Estado de entrada:

Taxa de compressão:

Potência de saída:

E informações importantes também para o ciclo Rankine:

Estado de saída da caldeira:

Temperatura do condensador:

Passo 2

Certo, vamos por partes. Considerando o ciclo diesel, temos:

Portanto,

Pelas equações anteriores, note que podemos descobrir quem é e , de modo que:

Com isso, podemos determinar . Logo,

Portanto, a temperatura é dada por:

Assim, vamos ter o resultado líquido, que pode ser determinando como:

Portanto,

Passo 3

Já para o item b, vamos considerar o ciclo Rankine. Assim,

Dessa forma,

Conectando os dois ciclos, vamos obter disponível a partir do exaustor Diesel resfriado a :

Portanto,

Note que, o processo de troca de calor entre os ciclos de reboque não é realista. O escape deve ser expandido para a partir do estado 4 e depois fluir a pressão constante através de um trocador de calor.

Prontinho! Até a próxima, galera!

Resposta

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