Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 45
Considere um ciclo de potencial regenerativo ideal que utiliza água como fluido de trabalho. O vapor entra na turbina a e e o condensador do ciclo opera a . Vapor é extraído da turbina a e isto é feito para aquecer a água de alimentação do gerador de vapor. A água de alimentação sai do aquecedor como líquido saturado e são utilizadas bombas apropriadas para pressurizar a água de alimentação. Calcule o rendimento térmico deste ciclo e o trabalho líquido por quilograma de água que escoa no gerador de vapor do ciclo.
Passo 1
E aí, bora resolver essa questão comigo?
Vamos lá!
Todas as propriedades utilizadas neste problema foram obtidas na Tabela B.1.
Começamos a questão expondo os dados dos estágios oferecidos pelo enunciado.
Estágio 1:
Estágio 2:
Estágio 3:
Estágio 4:
Estágio 5:
Estágio 6:
Estágio 7:
Agora, vamos analisar alguns componentes do sistema separadamente.
Passo 2
Começaremos pelas bombas.
1ª Bomba:
Aqui nos possuímos um processo adiabático e reversível, ou seja, isentrópico.
Considerando um escoamento incompressível e aplicando a equação de energia, obtemos:
Integrando e substituindo os dados:
Com isso, conseguimos também obter :
2ª Bomba:
Realizando as mesmas considerações da 1ª Bomba:
Com isso, conseguimos também obter :
Passo 3
Analisando o aquecedor.
Aqui possuímos apenas trocas térmicas, então, realizando um balanço de energia:
Sendo:
Isolando :
Passo 4
Seguindo para a caldeira:
Passo 5
Por fim, analisando a turbina:
Devemos calcular o título:
Calculando :
Calculando o trabalho da turbina:
Passo 6
O problema nos pede o rendimento térmico deste ciclo e o trabalho líquido por quilograma de água que escoa no gerador de vapor do ciclo.
Calculando o trabalho líquido:
Calculando o rendimento térmico do ciclo:
E assim finalizamos a nossa questão!
Te espero na próxima!