Reconsidere o Prob. 10–27. Agora, propõe-se que a água líquida que sai do separador seja usada como fonte de calor de um ciclo que utiliza isobutano como fluido de trabalho. A água líquida geotérmica deixa o trocador de calor a 90 °C enquanto o isobutano entra na turbina a 3,25 MPa e 145 °C, saindo a 80 °C e 400 kPa. O isobutano é condensado em um condensador resfriado a ar e, em seguida, é bombeado até a pressão do trocador de calor. Considerando uma eficiência isentrópica de 90% para a bomba, determine (a) o fluxo de massa de isobutano no ciclo binário, (b) as potências líquidas produzidas nos dois ciclos da instalação e (c) as eficiências térmicas do ciclo a isobutano e global da instalação. As propriedades do isobutano podem ser obtidas pelo EES.

Temos a temperatura de , na tabela de líquido saturado, para esta temperatura, podemos obter:

Sabendo que e que :

Assim, o fluxo de massa de vapor na turbina:

E

Assim:

Na turbina, estado 3 está em vapor superaquecido com , então:

Sabemos que e que encontra no estado de mistura, portanto há título:

Para encontrar o :

Para o estado 6, sabemos que e é líquido saturado, das tabelas termodinâmicas: .

Para o estado 7, sabemos que a nova temperatura é de e encontra-se no estado de líquido saturado, então:

Para o estado 8, sabe-se a pressão do isobutano e com o auxílio do EES, temos que .

Para o estado 9, com e , com o auxílio do EES, temos que .

E para o estado 10, sabemos que se encontra em líquido saturado e , então:

Considerando a eficiência isentrópica de 90%, o trabalho específico se dá por:

Portanto, podemos descobrir a entalpia

Aplicando o balanço de energia da entrada e saída do trocador de calor:

As saídas de energia são

E

Então:

A eficiência térmica do ciclo isobutano é:

Em que:

Portanto:

Para encontrar a energia que consumida global:

Sendo , proveniente do líquido saturado à 25ºC.

Então:

Portanto: