Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 25
Vapor superaquecido a e entra na turbina de uma planta de potência a vapor. A pressão na saída da turbina é de , e o líquido deixa o condensador a e . A pressão aumenta para ao passar pela bomba. A turbina e a bomba têm eficiências isentrópicas de e , respectivamente. Para esse ciclo, determine:
- O trabalho líquido por unidade de massa de vapor, que flui em
- A transferência de calor para o vapor d’água que passa pela caldeira em por de vapor que flui
- A eficiência térmica
- A transferência de calor para a água de resfriamento que passa pelo condensador, em por de vapor condensado.
Passo 1
E aí, galerinha! Oia nós aqui de novo!
Bom! Mais aí um exercício sobre sistemas de vapor e turbinas, especialmente, turbinas!
E como é de praxe nesse tipo de exercício, a primeira coisa a se fazer, é um esboço do ciclo e do nosso sistema! Isso vai nos ajudar a entender melhor o nosso problema!
Vamos começar fazendo uma representação básica do nosso sistema...
Assim, podemos construir o seguinte gráfico do ciclo de temperatura :
Que beleza de imagem, né não?
Passo 2
Agora, com base em tabelas como a do livro, mostrada abaixo...
Vamos encontrar as condições referentes aos principais estados destacados na figura do final do !
Para o estado onde , ; temos que:
Para o estado onde , ; temos que:
Usando a equação da eficiência da turbina, dada por...
Isolando , sendo que Podemos achar a entalpia do estado ...
Passo 3
Para o estado , da tabela , temos que...
Ou seja, no estado temos estado líquido sub resfriado. Uma vez que a pressão é baixa, podemos considerar então que...
Passo 4
E finalmente para o estado , falta achar e . Pela figura, podemos ver que...
Dessa forma, substituindo os valores numéricos...
Usando a eficiência da bomba, podemos encontrar :
Passo 5
a) Que beleza! A parte mais complicadinha já foi! Agora, vamos tratar de achar a eficiência!
Analisando o ciclo na figura do , temos que o trabalho do ciclo dividido pela vazão mássica fica assim...
Isso como podemos ver, pode ser reescrito como...
O que nada mais é do que escrever em termos das entalpias que temos!
Assim, substituindo os valores numéricos...
b) Quanto à quantidade de energia na entrada, ela pode ser escrita como podemos ver na figura do ...
Sendo assim, obtemos que...
c) Aí sim! Pra achar a eficiência então, basta dividir essa segunda pela primeira... Ou seja, a quantidade de entrada pelo trabalho...
d) Por fim, falta achar a transferência de calor para a água de resfriamento que passa pelo condensador...
Bom! Pelo que podemos ver, ela é dada por...
Pronto! Sucesso, meus queridos!
Resposta
a)
b)
c)
d)