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 rendimento térmico.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que agora a gente tem um ciclo de Rankine com reaquecimento (reheat) ocorrendo a 1000 kPa e 350 °C, e pede pra calcular o rendimento térmico desse ciclo.
Isso é Termodinâmica – Ciclos de Vapor – Ciclo de Rankine com Reaquecimento.
Para resolver vamos precisar:
  1. As tabelas de vapor d’água (ou diagrama T–s) para achar entalpias (h) e entropias (s) nos vários estados;
  2. Saber as pressões de entrada e saída de cada turbina e do condensador (que vêm do exercício anterior);
  3. Aplicar conservação de energia nas turbinas e na bomba;
  4. Definir direitinho cada estado do ciclo.

Passo 2

Definindo os estados do ciclo (em ordem de fluxo do fluido):
  1. Entrada da 1ª turbina: vapor superaquecido na pressão da caldeira, P₁ e T₁ (h₁, s₁).
  2. Saída da 1ª turbina / entrada do reaquecedor: pressão P₂ = 1000 kPa. Se a expansão fosse isentrópica, sairia com entropia s₂s = s₁; daí achamos h₂s e ajustamos pra rendimento da turbina (se houver dado de eficiência isoentrópica). Para simplificar vamos supor turbinas ideais, então h₂ = h₂s.
  3. Saída do reaquecedor / entrada da 2ª turbina: mesmo P₂ = 1000 kPa e T₃ = 350 °C → h₃ (superaquecido de novo).
  4. Saída da 2ª turbina: pressão do condensador P₄ (do exercício anterior). Expansão isentrópica leva a s₄ = s₃ e daí h₄.
  5. Saída do condensador / entrada da bomba: água saturada (h₅ ≈ h_f(P₄)).
  6. Saída da bomba / entrada da caldeira: água comprimida até P₁, entalpia h₆ = h₅ + v₅·(P₁–P₄) (trabalho da bomba).

Passo 3

Calcular entalpias em cada estado via tabelas de vapor:
  • h₁ em (P₁,T₁)
  • h₂ a partir de s₂ = s₁ em P₂
  • h₃ em (P₂,350 °C)
  • h₄ a partir de s₄ = s₃ em P₄
  • h₅ = h_f(P₄) e v₅ = v_f(P₄)
  • h₆ = h₅ + v₅·(P₁–P₄)

Passo 4

Trabalhos específicos:
  • Turbina 1: w_t1 = h₁ – h₂
  • Turbina 2: w_t2 = h₃ – h₄
  • Bomba: w_b = h₆ – h₅

Passo 5

Calores trocados:
  • Calor adicionado no aquecedor principal: q_in1 = h₁ – h₆
  • Calor adicionado no reaquecedor: q_in2 = h₃ – h₂
    Total de calor adicionado q_in = q_in1 + q_in2

Passo 6

Rendimento térmico do ciclo com reheat é
eta = trabalho líquidocalor adicionado = (wt1 + wt2 - wb)qin1 + qin2 = (h1 - h2);+;(h3 - h4);-;(h6 - h5) (h1 - h6);+;(h3 - h2) í

Resposta

O rendimento térmico do ciclo com reaquecimento, em termos das entalpias nos estados 1–6, é
boxed eta = (h1 - h2) + (h3 - h4) - (h6 - h5) (h1 - h6) + (h3 - h2)
Basta preencher cada pelas tabelas de vapor e calcular!

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