Considere um ciclo Rankine ideal que utiliza água como fluido de trabalho e que apresenta valores supercríticos de pressão. Este ciclo pode propiciar a minimização das diferenças locais de temperaturas existentes entre os fluidos no gerador de vapor (por exemplo: na utilização dos gases de exaustão de turbinas a gás como reservatório a alta temperatura). Calcule a eficiência térmica de um ciclo onde a turbina é alimentada com vapor a 30   M P a e 550 ° C e a pressão no condensador é 5   k P a . Qual é o título do vapor na seção de descarga da turbina?

Passo 1

Preparado pra resolver essa questão comigo?

Bora lá!

As propriedades necessárias para resolver o exercício foram obtidas a partir da Tabela B.1.

Começamos o problema analisando a bomba.

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

Aplicando a equação de energia:

w P = h 2 - h 1

Para o estado 1:

p 1 = 5   k P a

Temos:

s 1 = 0,4764   k J / k g ⋅ K

h 1 = 137,82   k J / k g

Como:

s 2 = s 1

Interpolando para 30   M P a , temos:

h 2 = 168,36   k J / k g

Substituindo na equação:

w P = 168,36 - 137,82

w P = 30,5   k J / k g

Passo 2

Agora, analisando a turbina.

Novamente assumindo um processo isentrópico:

w T = h 3 - h 4

Calculando h 4 :

p 3 = 30   M P a

s 3 = 6,0342   k J / k g ⋅ K

h 3 = 3275,36   k J / k g

Como:

s 4 = s 3

s 4 = s 3 = 6,0342 = 0,4764 + x 4 ⋅ 7,9187

x 4 = 0,70186

Assim:

h 4 = 137,79 + 0,70186 ⋅ 2423,66

h 4 = 1838,86   k J / k g

Substituindo a equação:

w T = 3275,36 - 1838,86

w T = 1436,5   k J / k g

Passo 3

Calculando a eficiência térmica do ciclo:

n = w t o t a l q H

n = w T - w P h 3 - h 2

n = 1436,5 - 30,5 3275,36 - 168,36

n = 0,45

E acabamos!

Te espero na próxima questão!

Resposta

x 4 = 0,70186

n = 0,45

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