Construa um gráfico de cada uma das quantidades calculadas no Problema 8.10 em função da pressão no condensador na faixa de 0,3 lbf/in2 a 14,7 lbf/in2. Mantenha a potência líquida constante. Discuta os resultados.

Primeiro, a gente pode dar uma olhada no diagrama que representa o ciclo de Rankine ideal

Podemos obter as propriedades na entrada da turbina, com pressão e temperatura das tabelas de vapor superaquecido

Obtendo as propriedades da água a pressão condensada das tabelas de água saturada

Achando o título no estado 2 aplicando a condição isentrópica durante o processo 1-2

Achando a entalpia no estado 2

A entalpia no estado 3 é igual a entalpia de líquido saturado a pressão de

Achando o trabalho da bomba durante o processo 3-4 usando a equação

Achando a entalpia no estado 4 aplicando a equação de energia no processo 3-4

Agora que a gente já tem os dados que precisamos, precisamos fazer alguns cálculos que a questão pede

a) Achando a taxa de vazão mássica do vapor, usando a potência desenvolvida pelo ciclo

b) Achando a taxa de transferência de calor para o fluido em trabalho passando pelo gerador de vapor

c) Achando a eficiência térmica usando equação

d) Achando a taxa de vazão mássica de água resfriando aplicando o balanço de energia no condensador

Aqui, é a entalpia de resfriamento da água na entrada e é a entalpia de resfriamento na saída.

Obtendo esses valores de entalpia usando as tabelas de água saturada em e

Substituindo os valores na equação

Escrevendo o programa para a solução no programa EES

"Dados Iniciais"

p1 = 1400 "pressão na entrada da turbina"

T1 = 1000 "temperatura na entrada da turbina"

"p2 = 2 pressão no condensador"

p3 = p2

x3 = 0

p4 = p1

Wciclo = 1*10^9 "potência de saída do ciclo"

Twin = 60 "temperatura na entrada de água resfriada"

Twout = 76 "temperatura na saída de água resfriada"

"Cálculos nas Tabelas"

h1 = Enthalpy(Steam; P = p1; T = T1)

s1 = Entropy(Steam; P = p1; T = T1)

h2s = Enthalpy(Steam; P = p2; s = s2s)

s2s = s1

h3 = Enthalpy(Steam; P = p3; x = x3)

v3 = Volume(Steam; P = p3; x = x3)

h4 = h3 + v3 * (p4 - p3) * (144/778)

pw1 = Pressure(Steam; T = Twin; x = 0)

hwin = Enthalpy(Steam; P = pw1; x = 0)

pw2 = Pressure(Steam; T = Twout; x = 0)

hwout = Enthalpy(Steam; P = pw2; x = 0)

"Cálculos"

Wciclo = mdot * ((h1-h2s) - (h4-h3))

Qin = mdot * (h1-h4)

eta = Wciclo / Qin

0 = mdot * (h2s-h3) + mdotw * (hwin-hwout)

a) Plotando a taxa de vazão mássica pela pressão

b) Plotando o calor pelo condensador pela pressão

c) Plotando a eficiência pela pressão

d) Plotando a taxa de vazão mássica de água pela pressão