A Fig. P4.102 fornece os dados da operação em regime permanente de uma instalação de potência a vapor simples. As perdas de calor e os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. Determine (a) a eficiência térmica e (b) a vazão mássica da água de resfriamento em kg por kg de vapor em escoamento.
Passo 1
Falaaa galera, tudo bem?
Dados fornecidos
A pressão na entrada é
A temperatura na entrada é
A pressão do vapor saindo da turbina é
A temperatura da água de resfriamento na entrada do condensador é
A temperatura da água de resfriamento na saída do condensador
A entrada de energia para a bomba é 4 Kj/kg
A taxa de transferência de calor é
Passo 2
- Usando o equilíbrio da taxa de massa e energia para a turbina, que opera em estado estacionário
- Usando o equilíbrio da taxa de massa e energia para todo o sistema de estado estacionário
A relação acima , podemos reduzir
Passo 3
Para o vapor saturado nas propriedades da água saturada, a entalpia em 2 é
Para o vapor superaquecido na , entalpia na entrada 1 é
.
Fazendo as devidas substituições dos valores na equação (1), podemos obter o trabalho feito pela ultima turbina
Passo 4
O trabalho em rede feito pelo sistema é de
A eficiência térmica pode ser determinada pela relação
Portanto, a eficiência térmica é de
Passo 5
Trabalhando nessa expressão
Passo 3
A entalpia de um liquido pode ser aproximada usando a seguinte relação
Porém, para este problema, a pressão da água de resfriamento na entrada e na saída não é fornecida, portanto utilizaremos
Passo 4
Sendo assim , substituindo os devidos valores na equação (2), iremos obter a taxa de fluxo de massa
Portanto, a taxa de fluxo de massa da água de resfriamento é
Resposta
- Portanto, a eficiência térmica é de
- Portanto, a taxa de fluxo de massa da água de resfriamento é