Enunciado

Considere um ciclo de potência a vapor regenerativo com dois aquecedores de água de alimentação, um fechado e outro aberto, conforme mostra a figura P8.60. O vapor d’agua entra no primeiro estágio de turbina a 12 Mpa e 480°C e se expande até 2 Mpa. Parte do vapor é extraída a 1 Mpa e levada ao aquecedor de água de alimentação fechado. O vapor remanescente se expande através do segundo estágio de turbina até 0,2 Mpa, em que uma quantidade adicional é extraída e levada para o aquecedor de água de alimentação aberto, que opera a 0,3 Mpa. O vapor que se expande através do terceiro estágio de turbina sai do condensador à pressão de 6 kPa. A água de alimentação deixa o aquecedor fechado a 210°C e 12 Mpa e o condensado que sai como líquido saturado a 2 Mpa é purgado para o aquecedor aberto. O líquido saturado a 0,3 Mpa sai do aquecedor de água de alimentação aberto. Admita que todas as bombas e estágios de turbina operem isentropicamente. Determine para o ciclo:

  1. A taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho que passa pelo gerador de vapor por kg de vapor que entra no primeiro estágio da turbina.
  2. A eficiência térmica
  3. A taxa de transferência de calor do fluido de trabalho que passa pelo condensador para a água de resfriamento por kg de vapor que entra no primeiro estágio de turbina

Passo 1

Fala, galera! Bora pra mais uma questãozinha boa?

Pra essa questão vamos usar um raciocínio semelhante ao usado no Problema 8.59.

Estágio 2:

h 2 = h 1 - η t 1 h 1 - h 25 = 1329,5 B t u l b

s 2 = 1,6595 B t u l b ° R

Estágio 3, semelhante ao anterior:

h 3 = 1178,1 B t u l b ;           s 3 = 1,6877 B t u l b ° R

Estágio 4, semelhante ao anterior:

h 4 = 971 B t u l b ;           s 4 = s 3

Estágio 6, semelhante ao anterior:

h 6 = 69,89 B t u l b

Estágio 8, semelhante ao anterior:

h 8 = 242,35 B t u l b

Para os componentes do fluxo de massa, tem-se:

y ' = 0,1322 ;           y " = 0,1135

Passo 2

  1. Para a mudança de turbina, temos:
  2. W t m 1 = h 1 - h 2 + 1 - y ' h 2 - h 3 + ( 1 - y ' - y " ) ( h 3 - h 4 ) = 505,80   B t u / l b

    Isso com:

    W p m 1 = 6,303   B t u / l b

    Logo:

    W c i c l o = m 1 W t m 1 - W p m 1 = 6,99 10 8 B t u / h

  3. A eficiência térmica se dá por:
  4. η = W c i c l o Q i n = W c i c l o m ( h 1 - h 9 ) = 0,424 ( 42,4 % )

  5. O fluxo de passa pode ser considerado como:

m w = m 1 ( 1 - y ' - y " ) ( h 4 - h 5 ) h c w o u t - h c w i n = 4,76 10 7   l b / h

Resposta

W c i c l o = 6,99 10 8 B t u / h

η = 0,424 ( 42,4 % )

m w = 4,76 10 7   l b / h

Ver Outros Exercícios desse livro