(
) Uma usina termelétrica opera com um ciclo Rankine simples usando água como fluido de trabalho. O vapor d’água entra na turbina a
e
, e o condensador opera a 10 kPa . Devido às irreversibilidades, a turbina possui eficiência isentrópica de
e a bomba possui eficiência isentrópica de
. A potência líquida desenvolvida pela usina é de 50 MW .
Ponto
P (kPa)
T (
)
h (kJ/kg)
s (kJ/kg.K)
hf (kJ/kg)
hfg (kJ/kg)
sf (kJ/kg.K)
sfg (kJ/kg.K)
10
191,83
0,6493
2
3
18000
500
3373,7
6,5995
4
6,5995
191,83
2392,8
0,6493
7,5009
Considere: volume específico na entrada da bomba:
.
Levando em consideração esses dados, determine:
Itern
Esc.
Assertiva
4.1
3,8
A qualidade do vapor na saída da turbina.
4.2
3,8
A entalpia específica na saída da turbina.
4.3
3,8
O trabalho real específico da bomba.
4.4
3,8
A entalpia na saída da bomba (estado 2).
4.5
3,8
O Trabalho líquido específico do ciclo.
4.6
3,8
O calor específico fornecido ao ciclo.
4.7
3,8
A vazão mássica de vapor.
4.8
3,8
A eficiência do ciclo.
Equivalência de Unidades:
Ponto | P (kPa) | T (
|
h (kJ/kg) | s (kJ/kg.K) | hf (kJ/kg) | hfg (kJ/kg) | sf (kJ/kg.K) | sfg (kJ/kg.K) |
10 | 191,83 | 0,6493 | ||||||
2 | ||||||||
3 | 18000 | 500 | 3373,7 | 6,5995 | ||||
4 | 6,5995 | 191,83 | 2392,8 | 0,6493 | 7,5009 |
Levando em consideração esses dados, determine:
Itern | Esc. | Assertiva |
4.1 | 3,8 | A qualidade do vapor na saída da turbina. |
4.2 | 3,8 | A entalpia específica na saída da turbina. |
4.3 | 3,8 | O trabalho real específico da bomba. |
4.4 | 3,8 | A entalpia na saída da bomba (estado 2). |
4.5 | 3,8 | O Trabalho líquido específico do ciclo. |
4.6 | 3,8 | O calor específico fornecido ao ciclo. |
4.7 | 3,8 | A vazão mássica de vapor. |
4.8 | 3,8 | A eficiência do ciclo. |
Passo 1
O ciclo é um Rankine simples com vapor de água entrando na turbina no estado 3 a
,kPa e
, e condensador a
,kPa. A turbina tem eficiência isentrópica
e a bomba
. Do estado 1 (saída do condensador) temos
No estado 3 (entrada da turbina) sabemos
No condensador (pressão de saída da turbina) as propriedades saturadas a
,kPa são
Precisamos calcular do ciclo:
4.1 qualidade do vapor na saída da turbina;
4.2 entalpia de saída da turbina;
4.3 trabalho real específico da bomba;
4.4 entalpia na saída da bomba;
4.5 trabalho líquido específico;
4.6 calor específico fornecido;
4.7 vazão mássica para potência líquida de 50 MW;
4.8 eficiência do ciclo.
4.1 qualidade do vapor na saída da turbina;
4.2 entalpia de saída da turbina;
4.3 trabalho real específico da bomba;
4.4 entalpia na saída da bomba;
4.5 trabalho líquido específico;
4.6 calor específico fornecido;
4.7 vazão mássica para potência líquida de 50 MW;
4.8 eficiência do ciclo.
Passo 2
Determinar as condições isentrópicas de saída da turbina (estado 4s). Num processo isentrópico teríamos
Como
,
A entalpia isentrópica de saída é
Passo 3
Calcular o trabalho real da turbina e
. O trabalho isentrópico seria
Com
, o trabalho real é
Logo a entalpia real de saída é
Passo 4
Determinar o trabalho da bomba e
. O trabalho isentrópico da bomba seria
Com
, o trabalho real é
A entalpia na saída da bomba é
Passo 5
Calcular trabalho líquido específico e calor fornecido:
Passo 6
Determinar vazão mássica para
. Como
Passo 7
Determinar qualidade real na saída da turbina (estado 4):
Passo 8
Determinar eficiência do ciclo:
Resposta
4.1
4.2 ,kJ/kg
4.3 ,kJ/kg
4.4 ,kJ/kg
4.5 ,kJ/kg
4.6 ,kJ/kg
4.7 ,kg/s
4.8
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8