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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 40

Deseja-se estudar o efeito do número de estágios de reaquecimento sobre o comportamento do ciclo ideal com reaquecimento. Repita o Prob. 11.37, utilizando dois estágios de reaquecimento, um a 1,2   M P a e o segundo a 0,2   M P a , em vez de um único reaquecimento a 0,8   M P a .

Passo 1

E aí, tudo bem?

Preparado pra resolver essa questão comigo?

Bora lá!

As propriedades para resolvemos essa questão foram obtidas pela Tabela B.1.

Analisando a bomba.

p 1 = 10   k P a

h 1 = 191,81   k J / k g

Aqui, nós assumimos um processo adiabático e reversível, além de um escoamento incompressível, assim, aplicando a equação de energia, temos:

w P = h 2 - h 1 = ∫ v d p

w P = v 1 ( p 2 - p 1 )

w P = 0,00101 ⋅ ( 3000 - 10 )

w P = 3,02   k J / k g

Substituindo na equação:

3,02 = h 2 - 191,81

h 2 = 194,83   k J / k g

Passo 2

Seguindo, analisando a turbina.

Aqui, novamente possuímos um processo isentrópico.

Então a primeira entrada na turbina:

p 3 = 3   M P a

T 3 = 400 ° C

h 3 = 3230,82   k J / k g

s 3 = 6,9211   k J / k g

Analisando o primeiro reaquecimento:

s 4 = s 3 = 6,9211   k J / k g

p 4 = 1,2   M P a

Então:

h 4 = 2985,3   k J / k g

Indo para a segunda entrada na turbina:

p 5 = p 4 = 1,2   M P a

T 5 = 400 ° C

h 5 = 32 60,7   k J / k g

s 5 = 7 , 3773   k J / k g ⋅ K

Agora, analisando o segundo reaquecimento:

Como temos que:

s 6 = s 5 = 7,7078   k J / k g ⋅ K

p 6 = 0,2   M P a

Então:

h 6 = 2811,2   k J / k g

Novamente entrando na turbina:

p 7 = p 6 = 0,2   M P a

T 7 = 400 ° C

h 7 = 3276,5   k J / k g

s 7 = 8,2217   k J / k g ⋅ K

Finalmente a saída da turbina:

p 8 = 10   k P a

s 8 = s 7 = 8,2217   k J / k g ⋅ K

Obtemos:

h 8 = 2607,9   k J / k g

Passo 3

Por fim, devemos calcular a eficiência desse ciclo:

n = w t o t a l q H

Abrindo essa equação:

n = h 3 - h 4 + h 5 - h 6 + ( h 7 - h 8 ) h 3 - h 2 + h 5 - h 4 + ( h 7 - h 6 )

Substituindo os dados:

n = 3230,82 - 2985,3 + 3260,7 - 2811,2 + 3276,5 - 2607,9 3230,82 - 194,83 + 3260,7 - 2985,3 + 3276,5 - 2811,2

n = 0,356

E assim encerramos a questão.

Te espero na próxima!

Resposta

n = 0,356

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