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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 22

Considere um ciclo de Rankine ideal movido a energia solar que utiliza água como o fluido de trabalho. Vapor saturado sai do coletor solar a 175 ° C e a pressão do condensador é 10   k P a . Determine o rendimento térmico deste ciclo.

Passo 1

E aí, beleza?

Vamos resolver mais uma questão de termodinâmica, vem comigo que a gente tira de letra!

Começamos o problema analisando o fluido dado:

T 3 = 175 ° C

Pela Tabela B.1.2:

p 3 = p v 175 ° C = 892   k P a

h 3 = 2773,6   k J / k g

s 3 = 6,6256   k J / k g ⋅ K

Agora vamos analisar cada parte do ciclo separadamente.

Passo 2

Vamos iniciar a análise pela turbina.

Aqui temos um processo adiabático e reversível, ou seja, isentrópico.

Aplicando a equação de energia, temos:

w T = h 3 - h 4

Calculando h 4 :

s 4 = s 3 = 6.6256 = 0,6493 + x 4 ⋅ 7,5009

x 4 = 0,797

Desse modo:

h 4 = 191,83 + 0,797 ⋅ 2392,8

h 4 = 2098,3   k J / k g

Calculando o trabalho:

w T = 2773,6 - 2098,3

w T = 675,3   k J / k g

Passo 3

Agora, passando para a bomba, como temos um liquido incompressível facilmente calculamos o trabalho:

w P = ∫ v d p

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

w p - 0,00101 ⋅ ( 892 - 10 )

w P = 0,89   k J / k g

Com isso, calculamos h 2 :

w P = h 2 - h 1

0,89 = h 2 - 191,83

h 2 = 19 2,72   k J / k g

Passo 4

Por fim, analisamos a caldeira.

Aqui temos transferência de calor, mas não temos trabalho, então:

q H = h 3 - h 2

q H = 2773,6 - 19 2,72

q H = 2580,9   k J / k g

Passo 5

Como o problema nos pede o rendimento térmico deste ciclo, temos:

n = w t o t a l q H

n = w T - w P q H

n = 675 , , 3 - 0,89 2580

n = 0,261

Viu?

Falei que ia ser bem fácil!

Até a próxima!

Resposta

n = 0,261

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