Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 64
Determine a destruição de exergia associada ao processo de rejeição de calor do Prob. 10-21. Considere uma temperatura da fonte de 1500 K e uma temperatura do sumidouro de 290 K. Determine também a exergia do vapor na saída da caldeira. Considere .
Passo 1
Tá legal! A primeira coisa que vamos fazer é ilustrar o ciclo Rankine ideal e o seu diagrama T-s com a figura a seguir fornecida nessa seção do livro:
Agora, com os valores dos pontos fornecidos, vamos encontrar as propriedades termodinâmicas de interesse no apêndice A, então, teremos:
Com esse valor podemos encontrar o trabalho específico da bomba, que será dado por:
Com o trabalho específico da bomba, podemos encontrar a entalpia do ponto 2 aplicando um equilíbrio de energia específica para a bomba, então teremos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora, continuando com as propriedades, temos:
Dessa forma, para o ponto 4, temos título de:
Dessa forma, a entalpia no ponto 4 será:
Passo 2
Para encontrarmos a exergia destruída associada ao processo de rejeição de calor, precisamos encontrar o calor que sai do sistema através do condensador, então, aplicando o equilíbrio de energia específica para o condensador, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora, sabendo que a equação da exergia específica destruída é dada por:
Em que a geração de entropia é dada por:
Então, a equação da exergia destruída se torna:
Então, aplicando a equação para o condensador (processo 4-1), temos:
Então, substituindo os valores conhecidos, temos:
Passo 3
Agora, para encontrar a exergia do vapor na saída da caldeira, iremos utilizar a seguinte equação:
No nosso caso, não temos energia cinética e nem potencial a ser considerada, então, a equação para a saída da caldeira (ponto 3), se torna:
Então, para as condições e , com o auxílio das tabelas do apêndice A, podemos ver que se trata de um líquido, então, pegando pela temperatura, temos as seguintes propriedades:
Então, a exergia na saída da caldeira será: