Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 65
Qual componente do ciclo de Rankine ideal com reaquecimento do Prob. 10-33 que oferece a maior oportunidade de recuperar o potencial de trabalho perdido? O sumidouro está a 10 °C e a fonte está a 600 °C.
Passo 1
Tá legal! A primeira coisa que vamos fazer é ilustrar o ciclo Rankine ideal com reaquecimento e o seu diagrama T-s com a figura a seguir fornecida nessa seção do livro:
Agora, com os valores dos pontos fornecidos, vamos encontrar as propriedades termodinâmicas de interesse no apêndice A, então, teremos:
Com esse valor podemos encontrar o trabalho específico da bomba, que será dado por:
Com o trabalho específico da bomba, podemos encontrar a entalpia do ponto 2 aplicando um equilíbrio de energia específica para a bomba, então teremos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora, continuando com as propriedades, temos:
Dessa forma, para o ponto 6, temos título de:
Dessa forma, a entalpia no ponto 6 será:
Passo 2
Agora, precisamos encontrar as trocas de calor existentes no sistema, então para o processo 2-3, aplicando o equilíbrio de energia específica, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora, da mesma forma, analisando a troca no reaquecimento, processo 4-5, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
E, por fim, vamos encontrar o calor rejeitado no condensador, aplicando o equilíbrio de energia específica nesse componente, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Passo 3
Agora, sabendo que a equação da exergia específica destruída é dada por:
Em que a geração de entropia é dada por:
Então, a equação da exergia destruída se torna:
Então, aplicando a equação para o processo 2-3 temos:
Então, substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora, da mesma forma, só que para o processo 4-5, temos:
Então, substituindo os valores conhecidos, temos:
Por fim, para o processo 6-1 do condensador, temos:
Então, substituindo os valores conhecidos, temos:
E, para os processos 1-2, 3-4 e 5-6, como são processos isoentrópicos, não temos entropia sendo gerada e consequentemente não temos exergia sendo destruída, então, a maior oportunidade de recuperar o potencial de trabalho perdido está no processo 2-3, que é o aquecimento principal da caldeira.