Admitindo que seja possível inserir o reaquecimento do vapor na instalação do exercício anterior, e considerando que, o reaquecimento ocorrerá numa pressão de 1000 kPa e temperatura de 350^circ C. Determine:
O calor total fornecido na caldeira.

Passo 1

Beleza, aqui o que o exercício está pedindo é o calor total que entra na caldeira de um ciclo Rankine com um estágio de reaquecimento. A matéria envolvida é Termodinâmica – mais exatamente Ciclo de Rankine com reaquecimento de vapor.
Para resolver a gente vai precisar:
• As entalpias nos pontos de entrada e saída de cada etapa (vapor superaquecido, vapor após 1ª expansão, vapor reaquecido).
• Tabelas de vapor (ou software de propriedades) para ler em cada ponto.
• Saber que o calor fornecido se separa em duas partes:
: calor fornecido no aquecimento inicial até a entrada da turbina.
: calor de reaquecimento depois da primeira extração na turbina.

Passo 2

Primeiro, definimos os pontos do ciclo e as entalpias:
• Ponto 1: saída da primeira caldeira (antes da turbina) → Q1 ;=; h1 ;-; h f,alimentação em (pressão alta, temperatura inicial).
• Ponto 2: saída da turbina após expansão até a pressão de reaquecimento (aqui mantemos entropia constante: ) → .
• Ponto 3: saída do reaquecedor (na pressão de 1000 kPa e ) → .
• Ponto 4: saída final da turbina (condensador), mas neste exercício só precisamos até o fim do reaquecimento.
Na caldeira inicial, o calor por quilograma é
çã
onde çã é a entalpia do líquido alimentado à caldeira (usualmente a pressão de alimentação ou do condensador).

Passo 3

No reaquecedor (segunda caldeira), o vapor sai do ponto 2 “semi-expanso” e entra no ponto 3 “reaquecido” a Q2 ;=; h3 ;-; h2 . O calor por quilograma aí é

Passo 4

O calor total fornecido na caldeira (contando a parte inicial e o reaquecimento) é a soma dos dois troços:
Qrm total ;=; Q1 ;+; Q2 ;=;(h1 - hf,alimentação);+;(h3 - h2) çã

Passo 5

Agora é só:
  1. Olhar na tabela de vapor (ou usar software) para cada ponto e ler dot Qrm total ;=; dot m ;l[(h1 - hf) + (h3 - h2)r] , çã, (onde ) e .
  2. Substituir os valores na fórmula acima.
  3. Se o ciclo for por quilo de vapor, o resultado já estará em kJ/kg. Se tiver vazão mássica , multiplica:

Resposta

O calor total fornecido por quilograma de vapor é
boxedQrm total ;=;(h1 - hf,alimentação);+;(h3 - h2)[kJ/kg] çã
onde
= entalpia na saída da caldeira principal,
çã = entalpia do líquido de alimentação,
= entalpia após a primeira expansão (isentropicamente de alta pressão até 1 000 kPa),
= entalpia do vapor reaquecido a 1 000 kPa e .
Basta agora inserir os valores das tabelas para obter o valor numérico final.

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