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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 147

Determine a disponibilidade da água nos quatros estados do ciclo de Rankine descrito no Prob. 11.33. Admita que o reservatório a alta temperatura esteja a 500   ° C e que o de baixa esteja a 25 ° C . Determine os fluxos de disponibilidade nos reservatórios, por quilograma de vapor que escoa no ciclo, e qual é a eficiência do ciclo baseada na segunda lei da termodinâmica.

Passo 1

Olá pessoal, tudo certo com vocês? Espero que sim 😊. Vamos entender melhor essa questão?

Ela é bastante simples, basicamente é aplicação de fórmulas, nos próximos passos vocês podem relembrar dessas fórmulas. Mas antes atente-se para o estado de referência:

100   k P a

25 ° C

s 0 = 0,3674   k J / k g   K

h 0 = 104,89   k J / k g

Passo 2

Certo! Note que,

Ψ 1 = h 1 - h 0 - T 0 s 1 - s 0

Ψ 1 = 191,83 - 104,89 - 298,15 0,6493 - 0,3674 = 2,89   k J / k g

Temos também,

Ψ 2 = 195,35 - 104,89 - 298,15 0,6493 - 0,3674

Ψ 2 = Ψ 1 + 3,525 = 6,42   k J / k g

Da mesma maneira

Ψ 3 = 3222,3 - 104,89 - 298,15 6,805 - 0,3674 = 1187,5   k J / k g

Portanto vamos ter

Ψ 4 = Ψ 3 - w T , s = 131,96   k J / k g

Passo 3

Para a variação, lembre-se que

Δ Ψ H = 1 - T o T H q H

Δ Ψ H = 0,6144 × 3027 = 1859,7   k J / k g

Como também,

Δ Ψ L = 1 - T o T o q C = 0   k J / k g

Logo, a eficácia é:

η I I = w l i q Δ Ψ H = 1055,5 - 3,53 1859,7 = 0,5657

Atente-se que T H > T 3 , T L < T 4 = T 1 assim o ciclo é externamente irreversível. Tanto q H como q C sobre Δ T finito.

Passo 4

Pronto! Finalizamos a questão 😊. Nos vemos na próxima questão. OK? Até mais.

Resposta

η I I = 0,5657

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