Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 96

Uma usina de potência a vapor opera segundo um ciclo de Rankine simples ideal, além de manter a caldeira a 6000 kPa, a entrada da turbina a 600 °C e o condensador a 50 kPa. Compare a eficiência térmica do ciclo nas seguintes condições: (a) o líquido entra na bomba como líquido saturado e (b) o líquido entra na bomba 11,3 °C mais frio do que o líquido saturado à pressão do condensador.

Passo 1

Tá legal, vamos primeiro ilustrar o diagrama T-s do ciclo Rankine juntamente com os dispositivos presentes ne ciclo, então, teremos:

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 através de:

E, com esse valor, aplicando o equilíbrio de energia para a bomba, podemos encontrar o valor da entalpia no ponto 2:

Agora, continuando com as propriedades, temos:

Então, com essas informações para o ponto 4, podemos encontrar seu título através de:

E, com esse valor de título, podemos encontrar a entalpia no ponto 4:

Passo 2

Agora, com os valores das propriedades, vamos encontrar o calor que entra e o que sai do sistema através da diferença entre as entalpias nesses pontos, então teremos:

E, com isso, a eficiência térmica do ciclo será:

Passo 3

Agora, para o caso em que o líquido entra na bomba 11,3 °C mais frio do que o líquido saturado à pressão do condensador, teremos que calcular algumas propriedades novamente para refazer os cálculos. Então, temos:

Então, pegando pela temperatura de nas tabelas de líquido saturado, temos:

Com isso, podemos encontrar o trabalho produzido pela bomba através de:

E, com esse valor, aplicando o equilíbrio de energia para a bomba, podemos encontrar o valor da entalpia no ponto 2:

E, os pontos 3 e 4 não têm suas propriedades alteradas, dessa forma então, os calores que entram e saem do sistema são:

E, a eficiência para o caso da letra (b) será:

Resposta

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