Num reator nuclear a sódio, de uma central termoelétrica, calor é transferido ao sódio líquido. Este é então bombeado para um trocador de calor onde o sódio transfere calor para a água do circuito secundário. O vapor d'água, gerado no trocador de calor, sai deste equipamento como vapor saturado a e então é superaquecido até num superaquecedor externo operado a gás. O vapor d'água superaquecido alimenta a turbina, que apresenta uma extração a com objetivo de alimentar um aquecedor de água de mistura. Sabendo que a eficiência isoentrópica da turbina é igual a e que a pressão no condensador é , determine os calores transferidos no reator nuclear e no superaquecedor para produzir uma potência líquida de .

Analisando os dados do estado e as tabelas termodinâmicas para o vapor supersaturado, temos que:

Analisando agora o estado de baixa pressão , das tabelas termodinâmicas conseguimos os seguintes dados:

Como o processo é isentrópico, podemos encontrar a entalpia do estado :

Agora vamos analisar a turbina de baixa pressão como sendo nosso volume de controle. Como temos o rendimento da turbina, sabemos que é uma turbina real. Neste caso vamos calcular os parâmetros para um processo ideal e depois aplicar o rendimento para saber a parcela real.

Analisando o processo ideal, , temos que:

Sabendo que na saída da turbina de baixa temos a mesma pressão de trabalho do condensador, podemos encontrar o título relacionado a este estado:

Aplicaremos o título para encontrar a entalpia especifica:

Agora para a turbina de alta pressão:

Sabendo a entalpia específica de entrada e de saída da turbina, podemos calcular o trabalho específico gerado:

Aplicando o rendimento podemos encontrar o trabalho de turbina real:

Como sabemos a potência de eixo, temos que:

Logo:

Já temos a vazão em massa e o trabalho específico gerado pela turbina. O exercício também nos pede a eficiência do ciclo.

A eficiência térmica é dada pela razão entre o trabalho líquido e o calor fornecido:

O trabalho líquido é a parcela de energia gerada menos a consumida. Neste ciclo o que consome trabalho é a bomba. O trabalho da bomba é dado por:

Ou:

Como , podemos encontrar o valor de . Temos que:

O calor fornecido pela caldeira é dado por:

Podemos então calcular a eficiência do ciclo:

Ou:

Ufa, conseguimos resolver. As questões que envolvem ciclos são bem extensas e necessitam de uma atenção redobrada nos dados, mas você já deve ter percebido que elas seguem um padrão. Seguindo o passo a passo você vai conseguir fazer várias questões desse tipo.

Vamos pra próxima?