Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 46
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 .
Passo 1
Vem junto comigo resolver esse problema!
Todas as propriedades foram obtidas a partir da Tabela B.1.
Começamos a questão expondo os dados dos estágios oferecidos pelo enunciado.
Estágio 1:
Estágio 2:
Estágio 3:
Estágio 4:
Estágio 5:
Estágio 6:
Estágio 7:
Estágio 8:
Para resolvermos essa questão precisamos analisar os componentes do processo separadamente.
Passo 2
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 :
Passo 3
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 :
Passo 4
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 :
Passo 5
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:
Passo 6
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!