Considere uma usina de potência alimentada a carvão que produz 120 MW de energia elétrica. A usina opera em um ciclo de Rankine simples ideal com condições de entrada na turbina de 9 MPa e 550 °C, e pressão no condensador de 15 kPa. O carvão tem um poder calorífico (energia liberada quando o combustível é queimado) de 29.300 kJ/kg. Considerando que 75% dessa energia é transferida para o vapor na caldeira e que o gerador elétrico tem eficiência de 96%, determine (a) a eficiência global da usina (a razão entre a potência elétrica líquida e o fornecimento de energia com o combustível) e (b) o fluxo de massa de carvão necessário.

Bem, para início de análise, o problema indica que o estado 1 encontra-se em líquido saturado. Sabemos que o estado 1 encontra-se à mesma temperatura do estado 4, que por sinal, já sabemos a pressão. Então, utilizando o auxílio das tabelas A.4, A.5 e A6, é possível encontrar algumas relações termodinâmicas:

Da tabela A.4, para , temos a temperatura de , na tabela de líquido saturado, para esta temperatura, podemos obter:

Sabendo que

O trabalho produzido pode ser representado também por:

O estado 3 está em vapor superaquecido com , então:

Sabemos que e que encontra no estado de mistura, portanto há título:

Para encontrar o :

Portanto, a eficiência:

Porém, considerando as perdas indicadas no problema:

Sabemos que o fluxo de massa é dado pela razão da taxa de fornecimento de energia para o carvão pelo poder calorífico:

E para a taxa de fornecimento de energia:

Portanto: