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
. Determine:
Os títulos de saída do vapor.
Os títulos de saída do vapor.
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que temos um ciclo Rankine com reaquecimento inserido, e esse reaquecimento rola a pressão de 1000 kPa e temperatura de 350 °C. A tarefa é encontrar os títulos de saída do vapor depois de cada expansão na turbina – ou seja, qual a fração seca (x) do vapor na saída.
Conteúdo envolvido:
Conteúdo envolvido:
- Propriedades termodinâmicas do vapor (entalpia h, entropia s)
- Ciclo Rankine com reaquecimento
- Processo isentrópico na turbina
- Uso de tabelas de vapor (ou superaquecido)
- Cálculo do título: x = (s – s_f)/s_fg
O que vamos precisar:
- Dados iniciais do exercício anterior (para ser específico, vou usar como exemplo:
P₁ = 4000 kPa e T₁ = 450 °C na saída da caldeira;
P_cond = 10 kPa no condensador) - Tabelas de vapor (saturação e superaquecido)
- Fórmulas de processo isentrópico (s₂ = s₁; s₄ = s₃)
- Cálculo de qualidade x
Passo 2
Estado 1 (saída da caldeira):
– P₁ = 4000 kPa, T₁ = 450 °C
Das tabelas superaquecidas a 4000 kPa e 450 °C encontramos:
– P₁ = 4000 kPa, T₁ = 450 °C
Das tabelas superaquecidas a 4000 kPa e 450 °C encontramos:
Passo 3
Primeira expansão (turbina HP) de P₁ = 4000 kPa para P₂ = P_reaquecimento = 1000 kPa, isentrópica:
Na pressão de 1000 kPa, os dados de saturação são:
– s_f = 1{,}302
– s_fg = 4{,}012 ⇒ s_f + s_fg = 5{,}314
– s_f = 1{,}302
– s_fg = 4{,}012 ⇒ s_f + s_fg = 5{,}314
Como s₂ = 6,710 > 5,314, o vapor ainda está superaquecido na saída 2.
Para achar h₂, consultamos a tabela superaquecida de 1000 kPa até encontrar s ≃ 6,710. Isto dá algo em torno de T₂ ≃ 385 °C e
Para achar h₂, consultamos a tabela superaquecida de 1000 kPa até encontrar s ≃ 6,710. Isto dá algo em torno de T₂ ≃ 385 °C e
Passo 4
Reaquecimento a P = 1000 kPa até T = 350 °C (processo isobárico):
– Estado 3:
– Estado 3:
Da tabela superaquecido em 1000 kPa e 350 °C:
Passo 5
Segunda expansão (turbina LP) de P₃ = 1000 kPa para P₄ = P_cond = 10 kPa, isentrópica:
Na pressão de 10 kPa, dados de saturação:
– s_f = 0{,}6493
– s_fg = 7{,}5003
– s_f = 0{,}6493
– s_fg = 7{,}5003
O título (fração seca) na saída 4 é:
Ou seja, 79,3% de vapor seco (o resto é gotículas).
Resposta
x₂ (saída da turbina HP): vapor ainda superaquecido (x₂>1, não dá título).
x₄ (saída da turbina LP): x₄ ≃ 0,793 (79,3% de fração seca).
x₄ (saída da turbina LP): x₄ ≃ 0,793 (79,3% de fração seca).