Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 9
Considere a planta de potência mostrada na figura , operando em um ciclo de Rankine, com a amônia como fluído de trabalho. A planta foi projetada para operar em um local onde a temperatura do oceano é de próximo da superfície e de a uma determinada profundidade. A vazão mássica do fluído de trabalho é de .
a. Determine a potência de saída da turbina e a potência encontrada na bomba para esse ciclo.
b. Determine a vazão mássica de agua através de cada trocador de calor.
c. Qual o rendimento térmico da usina?
Passo 1
Oi Galerinha, tudo bem?
Vamos juntos resolver mais um Exercício!
Antes de começarmos vamos lembrar que o sistema será dividido em três parte: a turbina, a bomba e por fim o condensador. Além disso alguns valores de constantes devem ser observados na tabela B.2 para amônia
Bora continuar então!
Parte 3: Turbina
Pausa para mais uma pouco de teoria!
Neste ciclo específico do sistema as entropia serão iguais com a aplicação da segunda lei da termodinâmica. Logo posso utilizar a equação do título.
Utilizando a equação do título na região de saturação:
Onde
Todos os valores acima estão na tabela B.2
Substituindo os valores temos que:
Logo:
Ei! Tudo tranquilo?
Podemos continuar?
Bora lá então!
Agora vou utilizar a equação de energia para o ciclo de Rankine:
Já sabemos que:
Substituindo os valores temos que:
Parte : Bomba
Para o ciclo ideal de Rankine o trabalho está associado a entalpia como:
Os valores tabelados de serão:
Aplicando na equação (1) teremos:
Relacionando o trabalho com a vazão mássica através da equação obteremos:
Substituindo os valores com dados fornecido pelo exercício temos:
Passo 2
Quase acabando!
Parte 3: Condensador
Pausa para mais uma pouco de teoria!
Nesta parte ciclo específico o condensador transfere calor a uma baixa temperatura. Tranquilo?
Então vamos colocar a mão na massa!
Utilizando o fato que a transferência de calor ocorre a baixa temperatura posso relacionar o calor com a entalpia através da equação:
Utilizando os valores na tabela B.2:
Substituindo os valores temos que:
Para encontrar a vazão mássica traves do trocador de calor devo utilizar a relação:
Onde serão a velocidade de escoamento da água no trocador de calor, também está na tabela B.2
Substituindo os valores temos que:
Agora vou utilizar a equação de energia para o ciclo de Rankine:
Já sabemos que:
Substituindo os valores temos que:
Logo:
Pausa para mais uma pouco de teoria!
Nesta parte ciclo específico o condensador transfere calor em alta temperatura. Tranquilo?
Então vamos colocar a mão na massa!
Utilizando o fato que a transferência de calor ocorre em alta temperatura posso relacionar o calor com a entalpia através da equação:
Utilizando os valores na tabela B.2:
Substituindo os valores temos que:
Para encontrar a vazão mássica traves do trocador de calor devo utilizar a relação:
Onde serão a velocidade de escoamento da água no trocador de calor, também está na tabela B.2
Substituindo os valores temos que:
Passo 3
Misericórdia essa tá sendo longa, mas tá quase acabando!
Aplicando na equação do rendimento total para o ciclo Rankine:
Substituindo os valores:
UFA! acabamos por aqui te vejo na próxima questão.