Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 33
Em uma usina termelétrica de cogeração, a turbina recebe vapor do tubulão (reservatório de vapor na caldeira) de alta pressão e do tubulão de baixa pressão, conforme mostrado na Fig. P11.33. O condensador é composto de dois trocadores de calor fechados usados para aquecer a água de um circuito separado de calefação de residências. O aquecedor de alta temperatura fornece e o de baixa temperatura fornece para esse circuito de água. Determine a potência gerada pela turbina e a temperatura na linha de retorno para o desaerador (tanque especial para eliminação de gases presentes na água de alimentação da caldeira).
Passo 1
Fala, galera! Vamos resolver essa questão.
Galera, nós temos que determinar a potência gerada pela turbina e a temperatura na linha de retorno do sistema.
Vamos olhar na Tabela B.1.3 para extrair algumas propriedades.
Para o estado 1, temos:
E no estado 2:
A nossa vazão mássica total vai ser o que entra pelo do tubulão de alta pressão e pelo tubulão de baixa pressão. Ou seja:
A figura P11.33 nos dá essas informações:
Vamos supor que a turbina é reversível e que os dois fluidos podem se misturar sem geração de entropia.
Passo 2
Pela equação de energia, temos:
Agrupando na equação de entropia, temos:
Substituindo os valores para encontrar a entropia da mistura:
Passo 3
No estado 3, na saída da turbina, temos:
O que nos fornece a entalpia e o título no estado 3:
E no estado 4:
Com todos esses dados, nós podemos calcular a potência da turbina:
Passo 4
Para determinar a temperatura na linha de retorno, vamos precisar da entalpia de total de saída. Para essa achar essa entalpia, vamos precisar calcular a taxa de calor total, que é dada por:
Para ambos aquecedores, temos:
Que é aproximadamente a entalpia líquida, que na tabela nos fornece:
E concluímos o exercício! 😉