Em um ciclo rankine ideal cujo fluxo de trabalho é agua, a pressao no condensador é 8 kPa , enquanto a pressao e a temperatura do vapor superaquecido na entrada da turbina são 8 MPa e
respectivamente. A potencia liquida produzida pelo ciclo é 100 MW . Nesse contexto, encontre:
a) a taxa de transferencia de calor para o fluido que atravessa a caldeira (kW);
b) a eficiencia termica do ciclo
a) a taxa de transferencia de calor para o fluido que atravessa a caldeira (kW);
b) a eficiencia termica do ciclo
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo Rankine ideal com água. As condições são: pressão do condensador
, pressão da caldeira
e vapor superaquecido na entrada da turbina a
. A potência líquida do ciclo é
. Precisamos usar valores de entalpia e entropia de água/vapor das tabelas de vapor, fluxo de massa, balanços de energia no bombeamento, aquecedor e turbina, e a definição de eficiência
Passo 2
Definimos os quatro estados do ciclo:
- Estado 1: saída do condensador, água saturada líquida a
. - Estado 2: saída da bomba, água comprimida a
. - Estado 3: saída da caldeira, vapor superaquecido a
e . - Estado 4: saída da turbina, vapor úmido a
, expansão isentrópica.
Das tabelas de vapor em
temos (aprox.):
Das tabelas de vapor superaquecido em
,
:
Passo 3
Cálculo do trabalho da bomba e entalpia no estado 2:
Passo 4
Expansão isentrópica na turbina até
:
Qualidade no estado 4:
Passo 5
Trabalhos específico e calor adicionado por kg de fluido:
Passo 6
Eficiência térmica do ciclo:
Passo 7
Vazão mássica e taxa de calor na caldeira:
Resposta
a)
b)
b)