- A caldeira de uma central de potência que emprega ciclo de Rankine ideal produz
de vapor d’água a 3 MPa e
. A no condensador é de 200 kPa e o calor rejeitado no ciclo é transferido ao mar. É realizado um reaquecimento até
quando a pressão é de 800 kPa , seguido de uma expansão na turbina de baixa pressão. Determine a potência líquida produzida no ciclo e a taxa de transferência de calor total na caldeira.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de Rankine ideal com reaquecimento. Temos vapor d’água a
e
(estado
), que se expande isentropicamente na turbina de alta pressão até
(estado
), é reaquecido a
nesse mesmo
(estado
) e depois expande isentropicamente na turbina de baixa pressão até o condensador a
(estado
). A água condensada é bombeada de
para
(estados
). Vamos usar tabelas de vapor para obter entalpias e entropias e aplicar balanços de energia em cada elemento.
Passo 2
Determinar
e
no superaquecedor a
. Das tabelas:
Passo 3
Expansão isentrópica na turbina de alta pressão de
.
Em
usa-se tabela de vapor superaquecido para achar
tal que
. Interpolando entre
e
obtém-se
Logo o trabalho da turbina de alta pressão é
Passo 4
Reaquecimento de
até
. Da tabela de vapor superaquecido em
:
Passo 5
Expansão isentrópica na turbina de baixa pressão de
.
Em
as propriedades saturadas são
. A fração seca
Com
,
Trabalho da turbina de baixa pressão
Passo 6
Bomba de
para
. Volume específico aproximado
.
Enthalpia após a bomba
Passo 7
Calcular trabalho líquido por kg de vapor:
Passo 8
Calcular calor absorvido por kg no gerador de vapor e no reaquecedor:
Passo 9
Multiplicando pela vazão mássica
:
Potência líquida
Potência líquida
Taxa de calor na caldeira (incluindo reaquecedor)
Resposta
Potência líquida:
.
Taxa de transferência de calor total na caldeira: .
Taxa de transferência de calor total na caldeira: