Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 35
Uma usina de potência a vapor de água opera no ciclo de Rankine ideal com reaquecimento. Vapor entra na turbina de alta pressão a 6 MPa e 400 °C, saindo a 2 MPa. Em seguida, o vapor é reaquecido a uma pressão constante até 400 °C antes de expandir até 20 kPa na turbina de baixa pressão. Determine o trabalho produzido pelas turbinas em kJ/kg e a eficiência térmica do ciclo. Mostre também o ciclo em um diagrama T-s que inclua as linhas de saturação.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem?
Consideremos o esboço para este problema:
Bem, para início de análise, o problema indica que o estado 1 encontra-se em líquido saturado. Sabemos que o estado 1 encontra-se à mesma pressão do estado 6. Então, utilizando o auxílio das tabelas A.4, A.5 e A6, é possível encontrar algumas relações termodinâmicas.
Passo 2
Temos a pressão de , na tabela de líquido saturado, podemos obter:
Sabendo que o trabalho específico pode ser dado por :
Passo 3
O estado 3 está em vapor superaquecido com e , então:
Sabemos que e que encontra no estado de vapor superaquecido, portanto, das tabelas:
Para o estado 5, sabemos que e e se encontra em vapor superaquecido, das tabelas termodinâmicas: .
Para o estado 6, sabemos que a pressão é de e , então:
Para encontrar o :
Passo 4
Então, o calor que entra é:
O trabalho da turbina é:
O trabalho total é:
Assim, a eficiência térmica é:
Resposta
Portanto: ;