Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 37
Considere uma usina de potência a vapor que opera em um ciclo de Rankine ideal com reaquecimento. A usina mantém a entrada da turbina de alta pressão a 600 psia e 600 °F, a entrada da turbina de baixa pressão a 200 psia e 600 °F e o condensador a 10 psia. A potência útil produzida por essa usina é 5.000 kW. Determine a taxa de fornecimento e rejeição de calor, bem como a eficiência térmica do ciclo.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Consideremos o esboço para este problema:
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 pressão do estado 6. Então, utilizando o auxílio das tabelas A.4, A.5 e A6, é possível encontrar algumas relações termodinâmicas.
Passo 2
Temos a pressão de , na tabela de líquido saturado, podemos obter:
Sabendo que o trabalho específico pode ser dado por :
Passo 3
O estado 3 está em vapor superaquecido com e , então:
Sabemos que e que encontra no estado de mistura, portanto:
Para encontrar o :
Para o estado 5, sabemos que e e se encontra em vapor superaquecido, das tabelas termodinâmicas: .
Para o estado 6, sabemos que a pressão é de e , então:
Para encontrar o :
Passo 4
Então, o calor que entra é:
O calor que sai:
O trabalho da turbina é:
A vazão mássica é dada por:
As taxas de adição e rejeição de calor são, portanto:
E
Então a eficiência térmica:
Resposta
Portanto: ; ;