Uma usina de potência a vapor opera em um ciclo de Rankine generativo ideal com dois aquecedores de água de alimentação abertos. O vapor entra na turbina a 10 Mpa e 600 °C e é descarregado para o condensador a 5 kPa. Vapor é extraído da turbina a 0,6 MPa e 0,2 MPa. A água sai de ambos os aquecedores de água de alimentação como líquido saturado. O fluxo de massa do vapor na caldeira é de 22 kg/s. Mostre o ciclo em um diagrama T-s e determine (a) a potência líquida da usina e (b) a eficiência térmica do ciclo.

Agora, vamos calcular o trabalho nas bombas e descobrir as entalpias nos pontos restantes, então, para a bomba 1, temos:

Dessa forma, aplicando o equilíbrio de energia para a bomba 1, temos:

Agora, calculando o trabalho específico para a bomba 2:

Dessa forma, aplicando o equilíbrio de energia para a bomba 2, temos:

E, por fim, para a bomba 3:

Dessa forma, aplicando o equilíbrio de energia para a bomba 1, temos:

Agora nós vamos aplicar o balanço de energia para o regenerador 2 do passo 1, então, temos:

Nesse caso temos regime permanente, então , dessa forma a equação se torna:

E analisando o regenerador 2, teremos:

Com a relação mássica para o regenerador 2 temos:

Substituindo os valores conhecidos, temos:

Agora, para o regenerador 1, fazendo a mesma análise, temos:

E analisando o regenerador 1, teremos:

Com a relação mássica para o regenerador 1 temos:

Substituindo os valores conhecidos, temos:

Agora, vamos aplicar o balanço de energia específica para a caldeira, temos:

Substituindo os valores conhecidos, temos:

Agora, aplicando o balanço de energia para o condensador, temos:

Substituindo os valores conhecidos:

Dessa forma, o trabalho específico do sistema será:

Então, a potência produzida pela turbina será:

E, por fim, para a letra b), para encontrar a eficiência térmica do sistema, faremos: