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:
O rendimento térmico.
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:
Isso é Termodinâmica – Ciclos de Vapor – Ciclo de Rankine com Reaquecimento.
Para resolver vamos precisar:
- As tabelas de vapor d’água (ou diagrama T–s) para achar entalpias (h) e entropias (s) nos vários estados;
- Saber as pressões de entrada e saída de cada turbina e do condensador (que vêm do exercício anterior);
- Aplicar conservação de energia nas turbinas e na bomba;
- Definir direitinho cada estado do ciclo.
Passo 2
Definindo os estados do ciclo (em ordem de fluxo do fluido):
- Entrada da 1ª turbina: vapor superaquecido na pressão da caldeira, P₁ e T₁ (h₁, s₁).
- 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.
- Saída do reaquecedor / entrada da 2ª turbina: mesmo P₂ = 1000 kPa e T₃ = 350 °C → h₃ (superaquecido de novo).
- Saída da 2ª turbina: pressão do condensador P₄ (do exercício anterior). Expansão isentrópica leva a s₄ = s₃ e daí h₄.
- Saída do condensador / entrada da bomba: água saturada (h₅ ≈ h_f(P₄)).
- 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
Resposta
O rendimento térmico do ciclo com reaquecimento, em termos das entalpias nos estados 1–6, é
Basta preencher cada
pelas tabelas de vapor e calcular!