Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 27
O esquema de uma usina geotérmica de separador único é mostrado na Fig. P10–27. O líquido geotérmico, disponível como líquido saturado a 230 °C, é retirado do poço de produção a uma vazão de 230 kg/s e separado a uma pressão de 500 kPa por um processo de separação isentálpico, no qual o vapor resultante é se- parado do líquido em um separador e encaminhado para a turbina. O vapor deixa a turbina a 10 kPa com conteúdo de umidade de 10% e entra no condensador, onde é condensado e conduzido para um poço de reinjeção juntamente com o líquido que sai do separador. Determine (a) o fluxo de massa do vapor na turbina, (b) a eficiência isentrópica da turbina, (c) a potência produzida pela turbina e (d) a
eficiência térmica da usina (a razão entre o trabalho produzido na turbina e a energia do fluido geotérmico em relação às condições ambientes padrão).
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Consideremos:
Bem, para início de análise, o problema indica que o estado 1 encontra-se em líquido saturado. Sabemos que o estado 1 encontra-se à mesma temperatura do estado 4, que por sinal, já sabemos a pressão. Então, utilizando o auxílio das tabelas A.4, A.5 e A6, é possível encontrar algumas relações termodinâmicas.
Passo 2
Temos a temperatura de , na tabela de líquido saturado, para esta temperatura, podemos obter:
Sabendo que e que :
Assim, o fluxo de massa de vapor na turbina:
Passo 3
Na turbina, estado 3 está em vapor superaquecido com , então:
Para , encontramos
Sabemos que e que encontra no estado de mistura, portanto há título:
Para encontrar o :
Portanto, a eficiência:
Passo 4
A potência produzida pela turbina:
A eficiência térmica da usina é:
Para encontrar a energia que consumida:
Sendo , proveniente do líquido saturado à 25ºC.
Então:
Portanto:
Resposta
Portanto: a) b) c) d)