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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 15

Refrigerante - 134 a é utilizado como fluido de trabalho em um ciclo de Rankine simples ideal que opera a caldeira a 1.400   k P a e o condensador a 10 ° C . A mistura na saída da turbina tem um título de 98 % . Determine a temperatura na entrada da turbina, a eficiência térmica do ciclo e a razão de consumo de trabalho desse ciclo.

Passo 1

O exercício pede pra gente a temperatura de entrada e a eficiência térmica, conseguiremos a temperatura pela tabela do apêndice do livro e a eficiência com a equação:

η = 1 - q o u t q i n

Vamos então começar anotando nossos dados para que a gente encontre o que falta. Partiu!

P 3 = 1.400   k P a T 4 = 10 ° C x 4 = 0,98

Além disso, consultando as tabelas do apêndice do livro, A-11, A-12 e A-13, temos que:

h 1 = h f @ 10 ° C = 65,43   k J / k g ν 1 = ν f @ 10 ° C = 0,0007930   m 3 / k g

h 3 = 276,91   k J / k g P 1 = P s a t @ 10 ° C = 414,89   k P a

Vamos começar encontrando o h 2 , no próximo passo!

Passo 2

Para achar ele, vamos usar a seguinte equação:

h 2 = h 1 + w p , i n

E nós precisamos encontrar esse w p , i n , aí de cima! Vamos calcular ele:

w p , i n = ν 1 * ( P 2 - P 1 )

w p , i n = 0,0007907 * ( 1400 - 414,89 )

w p , i n = 0,78   k J / k g

Aee! Agora sim! Vamos encontrar o h 2 :

h 2 = h 1 + w p , i n

h 2 = 65,43 + 0,78

h 2 = 66,21   k J / k g

Show! Vamos para o próximo passo!

Passo 3

Agora precisamos encontrar o h 4 :

h 4 = h f + x 4 * h f g

h 4 = 65,43 + 0,98 * 190,73

h 4 = 252,35   k J / k g

E o s 4 :

s 4 = s f + x 4 * s f g

s 4 = 0,25286 + 0,98 * 0,67356

s 4 = 0,91295   k J / k g * K

Passo 4

Bom, agora que nós temos todas as entalpias do processo, podemos encontrar os calores de entrada e saída e o trabalho deles, vamos lá!

q i n = h 3 - h 2 q o u t = h 4 - h 1

q i n = 276,91 - 66,21 q o u t = 252,35 - 65,43

q i n = 210,70   k J / k g q o u t = 186,92   k J / k g

Passo 5

Agora simmm podemos encontrar o que procuramos:

η = 1 - q o u t q i n

η = 1 - 186,92 210,70

η = 0,113

Para achar a temperatura T 3 , é só visitar o apêndice com os valores de P 3 e do s 3 que a gente encontra ela:

P 3 = 1400   k P a s 3 = s 4 = 0,91295   k J / k g * K

T 3 = 53 ° C

Arrasamos!

Resposta

T 3 = 53 ° C η = 0,113

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