Reconsidere o Prob. 10-77. Usando o EES (ou outro programa), investigue o efeito da pressão de extração para a remoção de vapor da turbina, a fim de ser usado na unidade de processamento térmico e no aquecedor de água de alimentação aberto, sobre o fluxo de massa necessário. Trace uma curva para o fluxo de massa na caldeira como função da pressão de extração e discuta os resultados.

Dessa forma, o código em EES será:

"Dados fornecidos no Problema 10-77"

y = 0,35 "Fração mássica extraída para o reaquecedor de água"

P[6] = 9000 [kPa]

T[6] = 400 [C]

"P_extracao=1600 [kPa]"

P[7] = P_extracao

P_cond=10 [kPa]

P[8] = P_cond

W_dot_liq=25000 [kW]

Eta_turb= 100/100 "Eficiência isentrópica da turbina"

Eta_bomba = 100/100 "Eficiência isentrópica da bomba"

P[1] = P[8]

P[2]=P[7]

P[3]=P[7]

P[4] = P[7]

P[5]=P[6]

P[9] = P[7]

"Análise da bomba 1"

Fluid$='STEAM' "Fluido em estudo - vapor de água"

h[1]=enthalpy(Fluid$;P=P[1];x=0)

v1=volume(Fluid$;P=P[1];x=0)

s[1]=entropy(Fluid$;P=P[1];x=0)

T[1]=temperature(Fluid$;P=P[1];x=0)

w_bomba1_s=v1*(P[2]-P[1])

w_bomba1=w_bomba1_s/Eta_bomba "Definição da eficiência da bomba"

h[1]+w_bomba1= h[2]

s[2]=entropy(Fluid$;P=P[2];h=h[2])

T[2]=temperature(Fluid$;P=P[2];h=h[2])

"Análise do reaquecedor de água"

z*h[7] + (1- y)*h[2] = (1- y + z)*h[3]

h[3]=enthalpy(Fluid$;P=P[3];x=0)

T[3]=temperature(Fluid$;P=P[3];x=0)

s[3]=entropy(Fluid$;P=P[3];x=0)

"Anáise da unidade de processamento térmico"

(y - z)*h[7] = q_processo + (y - z)*h[9]

Q_dot_processo = m_dot*(y - z)*q_processo

h[9]=enthalpy(Fluid$;P=P[9];x=0)

T[9]=temperature(Fluid$;P=P[9];x=0)

s[9]=entropy(Fluid$;P=P[9];x=0)

"Análise da câmara de mistura"

(y-z)*h[9] + (1-y+z)*h[3] = 1*h[4]

T[4]=temperature(Fluid$;P=P[4];h=h[4])

s[4]=entropy(Fluid$;P=P[4];h=h[4])

"Análise da bomba 2"

v4=volume(Fluid$;P=P[4];x=0)

w_bomba2_s=v4*(P[5]-P[4])

w_bomba2=w_bomba2_s/Eta_bomba

h[4]+w_bomba2= h[5]

s[5]=entropy(Fluid$;P=P[5];h=h[5])

T[5]=temperature(Fluid$;P=P[5];h=h[5])

"Análise da caldeira"

q_e + h[5]=h[6]

h[6]=enthalpy(Fluid$;T=T[6];P=P[6])

s[6]=entropy(Fluid$;T=T[6];P=P[6])

"Análise da turbina"

ss[7]=s[6]

hs[7]=enthalpy(Fluid$;s=ss[7];P=P[7])

Ts[7]=temperature(Fluid$;s=ss[7];P=P[7])

h[7]=h[6]-Eta_turb*(h[6]-hs[7])

T[7]=temperature(Fluid$;P=P[7];h=h[7])

s[7]=entropy(Fluid$;P=P[7];h=h[7])

ss[8]=s[7]

hs[8]=enthalpy(Fluid$;s=ss[8];P=P[8])

Ts[8]=temperature(Fluid$;s=ss[8];P=P[8])

h[8]=h[7]-Eta_turb*(h[7]-hs[8])

T[8]=temperature(Fluid$;P=P[8];h=h[8])

s[8]=entropy(Fluid$;P=P[8];h=h[8])

h[6] =y*h[7] + (1- y)*h[8] + w_turb

"Análise do condensador"

(1- y)*h[8]=q_s+(1- y)*h[1]

"Análise do ciclo"

w_liq=w_turb - ((1- y)*w_bomba1+ w_bomba2)

Eta=w_liq/q_e

W_dot_liq = m_dot * w_liq

Com o código do passo 2, conseguimos os seguintes dados na tabela paramétrica para um intervalo de pressão de extração de:

E, com esses valores, podemos plotar o gráfico da pressão de extração pela vazão mássica e da pressão de extração com relação a eficiência do sistema:

Com os dois gráficos, podemos ver que quanto maior a pressão de extração, maior a vazão mássica requerida pelo sistema e também maior será a eficiência do sistema como um todo.