Reconsidere o Prob. 10-83. Usando o EES (ou outro programa), estude os efeitos de uma variação de 10 a 20 na razão de pressão do ciclo a gás sobre a razão entre os fluxos de massa de ar e de vapor e sobre a eficiência térmica do ciclo. Mostre e discuta os resultados como funções da razão de pressões do ciclo a gás em um gráfico.

Sendo assim, o código do EES com comentários que resolve o problema em questão é dado a seguir:

"Dados fornecidos no enunciado"

T[8] = 300 [K]

P[8] = 14,7 [kPa]

"P_r = 14 Razão de pressão"

T[10] = 1400 [K]

T[12] = 460 [K]

P[12] = P[8]

W_dot_liq =450 [MW]

Eta_comp = 1

Eta_gas_turb = 1

Eta_bomba = 1

Eta_vapor_turb = 1

P[5] = 8000 [kPa]

T[5] =(400+273) [K]

P[6] = 600 [kPa]

P[7] = 20 [kPa]

"Análise do ciclo a gás"

"Análise do compressor"

s[8]=ENTROPY(Air;T=T[8];P=P[8])

ss9=s[8]

P[9] = P_r*P[8]

Ts9=temperature(Air;s=ss9;P=P[9])

Eta_comp = w_gas_comp_isen/w_gas_comp "Definição de eficiência adiabática do compressor"

h[8] + w_gas_comp_isen =hs9

h[8]=ENTHALPY(Air;T=T[8])

hs9=ENTHALPY(Air;T=Ts9)

h[8] + w_gas_comp = h[9]

T[9]=temperature(Air;h=h[9])

s[9]=ENTROPY(Air;T=T[9];P=P[9])

"Análise do trocador de calor no ciclo a gás"

h[9] + q_e = h[10]

h[10]=ENTHALPY(Air;T=T[10])

P[10]=P[9]

Q_dot_e=m_dot_gas*q_e

"Análise da turbina a gás"

s[10]=ENTROPY(Air;T=T[10];P=P[10])

ss11=s[10]

P[11] = P[10] /P_r

Ts11=temperature(Air;s=ss11;P=P[11])

Eta_gas_turb = w_gas_turb /w_gas_turb_isen "Definição de eficiencia isentrópica para a turbina a gás"

h[10] = w_gas_turb_isen + hs11

hs11=ENTHALPY(Air;T=Ts11)

h[10] = w_gas_turb + h[11]

T[11]=temperature(Air;h=h[11])

s[11]=ENTROPY(Air;T=T[11];P=P[11])

"Trocador de calor gás-vapor"

m_dot_gas*h[11] + m_dot_vapor*h[4] = m_dot_gas*h[12] + m_dot_vapor*h[5]

h[12]=ENTHALPY(Air; T=T[12])

s[12]=ENTROPY(Air;T=T[12];P=P[12])

"Análise do ciclo a vapor"

"Análise da bomba 1"

Fluid$='STEAM'

P[1] = P[7]

P[2]=P[6]

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 de 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])

"Anális do reaquecedor de água"

y*h[6] + (1-y)*h[2] = 1*h[3]

P[3]=P[6]

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)

"Análise da bomba 2"

P[4] = P[5]

v3=volume(Fluid$;P=P[3];x=0)

w_bomba2_s=v3*(P[4]-P[3])

w_bomba2=w_bomba2_s/Eta_bomba

h[3]+w_bomba2= h[4] "Steady-flow conservation of energy"

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

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

w_vapor_bombas = (1-y)*w_bomba1+ w_bomba2

"Análise da turbina a vapor"

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

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

ss6=s[5]

hs6=enthalpy(Fluid$;s=ss6;P=P[6])

Ts6=temperature(Fluid$;s=ss6;P=P[6])

h[6]=h[5]-Eta_vapor_turb*(h[5]-hs6)

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

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

ss7=s[5]

hs7=enthalpy(Fluid$;s=ss7;P=P[7])

Ts7=temperature(Fluid$;s=ss7;P=P[7])

h[7]=h[5]-Eta_vapor_turb*(h[5]-hs7)

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

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

h[5] = w_vapor_turb + y*h[6] +(1-y)*h[7]

"Análise do condensador"

(1-y)*h[7]=q_s+(1-y)*h[1]

Q_dot_s=m_dot_vapor*q_s

"Análise do ciclo"

RelacaoMassica_gasparavapor =m_dot_gas/m_dot_vapor

W_dot_liq=m_dot_gas*(w_gas_turb-w_gas_comp)+ m_dot_vapor*(w_vapor_turb -w_vapor_bombas)

Eta_th=W_dot_liq/Q_dot_e

Bwr=(m_dot_gas*w_gas_comp + m_dot_vapor*w_vapor_bombas)/(m_dot_gas*w_gas_turb + m_dot_vapor*w_vapor_turb)

W_dot_liq_vapor = m_dot_vapor*(w_vapor_turb - w_vapor_bombas)

W_dot_liq_gas = m_dot_gas*(w_gas_turb - w_gas_comp)

RazaoTrabalhoLiq_gasparavapor = W_dot_liq_gas/W_dot_liq_vapor

Então, com o código do passo 2, conseguir obter uma relação entre a razão de pressão e os fluxos de massa de ar e vapor sobre a eficiência térmica do ciclo. Esse comportamento está ilustrado na tabela paramétrica a seguir:

E, o gráfico que relaciona a razão de pressão e o fluxo de massa de ar e vapor é: