Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 57
Repita o Prob. 11.21 admitindo que as eficiências isoentrópicas da turbina e da bomba são, respectivamente, iguais a e . Determine o trabalho específico e a transferência de calor em todos os componentes do ciclo. Qual é a eficiência deste ciclo.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
O ciclo possui uma bomba que consome energia para comprimir o fluido que entra na caldeira. A caldeira transfere calor para o fluido e este entra na turbina com uma alta pressão e temperatura fazendo com que a turbina gere trabalho. Ao sair da turbina o fluido entra no condensador que libera calor e o ciclo se repete novamente.
Neste exercício, temos a bomba e a turbina como sendo componentes reais. Vamos aos cálculos.
Temos bem definido o nosso estado que é o de saída da caldeira e entrada na turbina:
A pressão de trabalho do condensador também foi fornecida:
Temos que:
Passo 2
A partir da análise da tabela de propriedades termodinâmicas para o vapor de água, com e considerando a temperatura de saturação, para o vapor supersaturado, temos que:
O processo é isoentrópico, portanto:
Como na saída da turbina temos que:
Podemos utilizar o valor da entropia e da pressão do estado para descobrir o título e a entalpia específica. Primeiro vamos descobrir o título correspondente do estado :
A entalpia específica será:
Passo 3
Sabendo a entalpia específica do estado podemos encontrar o trabalho isentrópico da turbina:
Como temos a eficiência da turbina, o seu trabalho real vale:
Podemos descobrir o valor da entalpia de saída da turbina real:
Passo 4
O calor fornecido pela caldeira é dado por:
O calor especifico transferido pelo condensador será:
O trabalho de bomba ideal é dado por:
Relacionando com a eficiencida da bomba encontramos o seu valor real:
A eficiência térmica é dada pela razão entre o trabalho líquido e o calor fornecido: