Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 55

Determine a eficiência térmica do ciclo de Rankine regenerativo do Prob. 10-53, agora considerando que a eficiência isentrópica da turbina está a 90% antes e após o ponto de extração de vapor.

Passo 1

O esquema do enunciado não representa de maneira exata o que foi descrito no enunciado, pois foi dito que o regenerador descarrega água, estrangulada à pressão do condensador, para o condensador, então, redesenhando o ciclo, teremos:

Beleza! A primeira coisa que temos que fazer é pegar o valor das propriedades nos pontos de interesse, então teremos:

No ponto 5, vamos considerar o processo primeiramente como isoentrópico, então temos:

Então, para esse ponto, o título será:

E, dessa forma, a entalpia será:

Agora, através das fórmulas de eficiência isentrópica podemos obter os valores reais para as entalpias nos pontos 5 e 6. Para os pontos 4 e 5, temos:

Substituindo os valores conhecidos:

Da mesma forma, para os pontos 4 e 6:

Substituindo os valores conhecidos:

Passo 2

Agora, continuando com os pontos de interesse, temos:

Como temos uma válvula de expansão entre 7 e 8, podemos considerar esse processo como isoentálpico, de forma que:

E, por fim, para o ponto 3, temos:

Agora vamos descobrir o valor do trabalho específico da bomba através de:

E, com isso a entalpia no ponto 2 pode ser calculada através do equilíbrio de energia na bomba, de forma que teremos:

Passo 3

Agora nós vamos aplicar o balanço de energia para o regenerador do passo 1, então, temos:

Nesse caso temos regime permanente, então , dessa forma a equação se torna:

E analisando o regenerador, teremos:

Com a relação mássica para o regenerador temos:

Substituindo os valores conhecidos, temos:

Com esse valor, agora podemos aplicar o equilíbrio de energia para a turbina e descobrir o trabalho produzido no sistema, então teremos:

Substituindo os valores conhecidos, temos:

Passo 4

Agora, vamos aplicar o balanço de energia específica para a caldeira, temos:

Substituindo os valores conhecidos, temos:

E, a eficiência do sistema será:

Resposta

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