Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 56
A pressão máxima num ciclo de potência a vapor d'água é . A temperatura no condensa dor do ciclo é e a caldeira descarrega o vapor a . O calor é transferido para a água na caldeira de uma fonte térmica que apresenta temperatura igual a . A temperatura do ambiente é e todos os componentes do ciclo, com exceção da turbina, são ideais. Sabendo que o título do vapor na seção de descarga da turbina é , determine o trabalho específico e a transferência de calor em todos os componentes do ciclo. Calcule, também, a eficiência isentrópica da turbina. Qual é a taxa de geração de entropia. por quilograma de água, no processo de transferência de calor na caldeira.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
Aqui temos um ciclo de potência com uma turbina real. E queremos a eficiência térmica do sistema.
Um ciclo de potência a vapor com uma turbina real é representado pelo seguinte diagrama T-s:
O caminho representa o processo isoentrópico realizado pela turbina e o caminho o processo real.
A partir da análise da tabela de propriedades termodinâmicas para o vapor de água, com e , temos que:
Como foi dito anteriormente, o processo é isoentrópico, portanto:
Como na saída da turbina temos que:
Passo 2
Podemos utilizar o valor da entropia e da temperatura do estado para descobrir o título e a entalpia específica. Primeiro vamos descobrir o título correspondente do estado :
A entalpia específica será:
Passo 3
Sabendo a entalpia específica do estado podemos encontrar o trabalho isentrópico da turbina:
Temos o título do valor real da condição de saída da turbina, portanto:
Podemos descobrir o valor do trabalho real:
A eficiência isentrópica será:
Passo 4
O calor fornecido pela caldeira é dado por:
O calor especifico transferido pelo condensador será:
O trabalho de bomba é dado por:
A geração de entropia é dada por: