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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 14

Um engenheiro propôs que um ciclo de Rankine simples ideal que utiliza refrigerante - 134 a pode ser usado para produzir trabalho com calor a partir de um reservatório de energia térmica de baixa temperatura. A caldeira opera a 1,6   M P a , o condensador a 0,4   M P a , e a entrada da turbina a 80 ° C . Determine a vazão mássica de R - 134 a necessária para que esse ciclo produza 750   k W de potência, e defina também a eficiência térmica do ciclo.

Passo 1

O exercício pede pra gente a vazão mássica e a eficiência térmica, conseguiremos achá-las com as seguintes equações:

m = W n e t w n e t η = 1 - q o u t q i n

Vamos então começar anotando nossos dados para que a gente encontre o que falta. Partiu!

W n e t = 750   k W P 3 = 1,6   M P a T 3 = 80 ° C P 4 = 0,4   M P a

Além disso, consultando as tabelas do apêndice do livro, A-11, A-12 e A-13, temos que:

h 1 = h f @ 0 , 4 M P a = 63,94   k J / k g ν 1 = ν f @ 0 , 4 M P a = 0,0007907   m 3 / k g

h 3 = 305,07   k J / k g s 3 = 0,9875   k J / k g s 4 = s 3 h 4 = 273,21   k J / k g

Vamos começar encontrando o h 2 , no próximo passo!

Passo 2

Para achar ele, vamos usar a seguinte equação:

h 2 = h 1 + w p , i n

E nós precisamos encontrar esse w p , i n , aí de cima! Vamos calcular ele:

w p , i n = ν 1 * ( P 2 - P 1 )

w p , i n = 0,0007907 * ( 1600 - 400 )

w p , i n = 0,95   k J / k g

Aee! Agora sim! Vamos encontrar o h 2 :

h 2 = h 1 + w p , i n

h 2 = 63,94 + 0,95

h 2 = 64,89   k J / k g

Show! Vamos para o próximo passo!

Passo 3

Bom, agora que nós temos todas as entalpias do processo, podemos encontrar os calores de entrada e saída e o trabalho deles, vamos lá!

q i n = h 3 - h 2 q o u t = h 4 - h 1

q i n = 305,07 - 64,89 q o u t = 273,21 - 63,94

q i n = 240,18   k J / k g q o u t = 209,27   k J / k g

w n e t = q i n - q o u t

w n e t = 240,18 - 209,27

w n e t = 30,91   k J / k g

Passo 4

Agora simmm podemos encontrar o que procuramos:

m = W n e t w n e t η = 1 - q o u t q i n

m = 750 30,91 η = 1 - 209,27 240,18

m = 24,26   k g / s η = 0,129

Arrasamos!

Resposta

m = 24,26   k g / s η = 0,129

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