Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 101
Repita o Prob. 10-100, considerando agora que as bombas e a turbina são isentrópicas.
Passo 1
Tá legal, vamos primeiro ilustrar o diagrama T-s do ciclo descrito no enunciado:
Agora, o que nós vamos fazer é encontrar o valor das propriedades de interesse com as temperaturas e pressões fornecidas no enunciado com a ajuda das tabelas do apêndice A, então, teremos:
Com isso, podemos encontrar o trabalho produzido pela bomba 1 através de:
E, com esse valor, aplicando o equilíbrio de energia para a bomba 1, podemos encontrar o valor da entalpia no ponto 2:
Agora, continuando com as propriedades, temos:
Com isso, podemos encontrar o trabalho produzido pela bomba 2 através de:
E, com esse valor, aplicando o equilíbrio de energia para a bomba 2, podemos encontrar o valor da entalpia no ponto 4:
Agora, continuando com os pontos de interesse, temos:
Então, com esses dados, o título no ponto 6 será:
E, com esse valor de título, podemos encontrar a entalpia:
Passo 2
Agora, repetindo a análise feita no ponto 6 para o ponto 7, temos:
Então, o título no ponto 7 pode ser encontrado através de:
E, com esse valor de título, podemos encontrar a entalpia:
Agora, com todas as propriedades determinadas, podemos aplicar o equilíbrio de energia para o aquecedor de água, então, teremos:
Como no nosso caso temos regime permanente, então , dessa forma, a equação se torna:
E, colocando em função das entalpias e das vazões mássicas, temos:
Escrevendo a equação anterior em função da fração mássica extraída para o aquecedor, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Passo 3
Agora, podemos calcular o calor que entra no sistema pela caldeira, então, temos:
E o calor que sai do sistema através do condensador será:
Então, o trabalho líquido produzido por esse sistema será:
E, com o trabalho líquido específico e com a potência da usina fornecida no enunciado, podemos encontrar a vazão mássica de vapor no sistema:
Passo 4
E, a eficiência térmica pode ser encontrada através de:
Agora, sabemos que a destruição de exergia associada ao processo de regeneração pode ser dada por:
Em que a entropia gerada é dada por:
E, no nosso caso, teremos:
Substituindo essa expressão na equação para a exergia destruída, temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos: