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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 37

Considere um ciclo ideal com reaquecimento no qual o vapor d’agua entra na turbina de alta pressão a 3,0   M P a e 400 ° C e expande até 0,8   M P a . O vapor é então reaquecido até 400 ° C e expande até 10   k P a na turbina de baixa pressão. Calcule o rendimento térmico do ciclo e o título do vapor na seção de descarga da turbina de baixa pressão.

Passo 1

Opa, tudo bem?

Bora resolver essa questão comigo?

Vamos lá então!

As propriedades para resolvemos essa questão foram obtidas pela Tabela B.1.

Analisando a bomba.

p 1 = 10   k P a

h 1 = 191,81   k J / k g

Aqui, nós assumimos um processo adiabático e reversível, além de um escoamento incompressível, assim, aplicando a equação de energia, temos:

w P = h 2 - h 1 = ∫ v d p

w P = v 1 ( p 2 - p 1 )

w P = 0,00101 ⋅ ( 3000 - 10 )

w P = 3,02   k J / k g

Substituindo na equação:

3,02 = h 2 - 191,81

h 2 = 194,83   k J / k g

Passo 2

Seguimos para as turbinas.

Aqui, novamente possuímos um processo isentrópico.

Para a turbina a alta pressão, temos:

p 3 = 3   M P a

T 3 = 400 ° C

h 3 = 3230,82   k J / k g

s 3 = 6,9211   k J / k g

Como temos que:

s 4 = s 3 = 6,9211   k J / k g

p 4 = 0,8   M P a

Então:

h 4 = 2891,6   k J / k g

Para a turbina a baixa pressão, temos:

p 5 = 0,8   M P a

T 5 = 400 ° C

h 5 = 3267,1   k J / k g

s 5 = 7,5715   k J / k g ⋅ K

Como temos que:

s 6 = s 5 = 7,5715   k J / k g ⋅ K

Devemos calcular o título já que possuímos duas fases aqui:

s 6 = s 5 = 7,5715 = 0,6495 + x 6 ⋅ 7,501

x 6 = 0,923

Desse modo, temos que:

h 6 = 191,81 + 0,923 ⋅ 2392,82

h 6 = 2400   k J / k g

Passo 3

Por fim, devemos calcular o rendimento do ciclo, assim:

n = w t o t a l q L

Abrindo essa equação, temos:

n = h 3 - h 4 + h 5 - h 6 h 3 - h 2 + h 5 - h 4

Substituindo os dados:

n = 3230,82 - 2891,6 + 3267,1 - 2400 3230,82 - 194,83 + 3267,1 - 2891,6

n = 0,362

E desse modo, finalizamos a nossa questão, até a próxima!

Resposta

x 6 = 0,923

n = 0,362

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