Enunciado

Uma planta de potência opera com uma saída da caldeira de 20   k g / s de vapor a 2   M P a e 600   ° C . O condensador opera a 50   ° C transferindo energia para um rio que tem uma temperatura média de 20   ° C . Existe um aquecedor de água aberto, com extração da turbina a 600   k P a , e com saída de líquido saturado. Determine a vazão mássica da extração. Se a água do rio não deve ser bombeada do rio para o trocador de calor (condensador)?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

A entalpia, o volume específico e a pressão no estado 1 são determinados a partir da temperatura do condensador dada e os valores do líquido saturado de B.1.1:

h 1 = 209,31 k J k g

α 1 = 0,001012 m 3 k g

P 1 = 12,35   k P a

A entalpia no estado 2 é determinada a partir de um balanço de energia na primeira bomba:

h 2 = h 1 + α 1 P 2 - P 1

Substituindo os valores, nós temos que

h 2 = 209,31 + 0,001012 600 - 12,35 k J k g

Com isso,

h 2 = 209,9 k J k g

A entalpia no estado 3 é determinada a partir da pressão dada e os valores do líquido saturado de B.1.2:

h 3 = 670,54 k J k g

Passo 2

A entalpia e a entropia no estado 5 são determinadas a partir da pressão e temperatura dadas com dados de B.1.3:

h 5 = 3690,14 k J k g

s 5 = 7,7023 k J k g   K

A entalpia no estado 6 é determinada a partir da condição s 6 = s 5 e a pressão dada com dados de B.1.3 usando interpolação

h 6 = 3266,68 k J k g

A qualidade no estado 7 é determinada a partir da condição s 7 = s 5 ​ e as entropias dos componentes na temperatura do condensador retiradas de B.1.1:

q 7 = s 7 - s l i q , 50 s e v a p , 50 = 7,7023 - 0,7037 7,3725 = 0,949

Passo 3

A entalpia no estado 7 é então:

h 7 = h l i q , 50 + q 7 h e v a p , 50

Substituindo os termos

h 7 = 209,31 + 0,949 ∙ 2382,75 k J k g = 2470,54 k J k g

A vazão mássica da vazão de extração é determinada a partir da vazão de extração e da vazão mássica da caldeira:

m 6 ' = y m 5 '

Desenvolvendo os termos

m 6 ' = m 5 ' h 3 - h 2 h 6 - h 2

Substituindo os termos, nós temos que

m 6 ' = 20 ∙ 670,54 - 209,9 3266,69 - 209,9 k g s = 3 k g s

A vazão mássica necessária da água é determinada a partir de um balanço de energia no condensador:

m w ' = 1 - y m 5 ' h 7 - h 1 c Δ T w

Novamente, fazendo o processo de substituição

m w ' = ( 20 - 3 ) ( 2470,54 - 209,31 ) 4,18 ∙ 5 k g s = 1839 k g s

Resposta

m 6 ' = 3 k g s

m w ' = 1839 k g s

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