Num reator nuclear a sódio, de uma central termoelétrica, calor é transferido ao sódio líquido. Este é estão bombeados 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 pressão no condensador é , determine os calores transferidos no reator nuclear e no superaquecedor para produzir uma potência líquida de .

Começamos pela 1ª bomba.

Aqui nos possuímos um processo adiabático e reversível, ou seja, isentrópico.

Considerando um escoamento incompressível e aplicando a equação de energia, obtemos:

Integrando e substituindo os dados:

Com isso, conseguimos também obter :

2ª Bomba:

Realizando as mesmas considerações da 1ª Bomba:

Com isso, conseguimos também obter :

Seguindo para a turbina.

Aqui, temos apenas um processo isentrópico, então:

Passando a segunda parte de turbina:

Como aqui temos duas fases presente, devemos calcular o título:

Calculando :

Agora, passamos para o aquecedor.

Apenas troca térmica está envolvida aqui

Como:

Pela equação de continuidade, temos:

Realizando um balanço de energia, temos:

Isolando e substituindo :

Calculando o trabalho da turbina:

Calculando o trabalho das bombas:

Assim, o trabalho líquido do sistema é dado:

Como o problema nos fornece a potência, conseguimos determinar a vazão mássica do sistema:

Por fim, devemos determinar os calores transferidos no reator nuclear e no superaquecedor.

No reator:

No superaquecedor:

E assim finalizamos a nossa questão!

Te espero na próxima!