Um ciclo Rankine que utiliza água como fluido de trabalho tem pressão e temperatura na saída do superaquecedor do gerador de vapor iguais a 3 MPa e
. O condensador opera a
e todos os componentes são ideais, com exceção da turbina, que apresenta um estado de saída medido de vapor saturado a
. Calcule o rendimento térmico com uma turbina ideal
5) Um refrigerador, que utiliza R -134a como fluido de trabalho consome potência elétrica de 500 W , no compressor. A temperatura no condensador do ciclo é
, e a temperatura baixa é de
. Determine o coeficiente de desempenho para esse ciclo e a capacidade de refrigeração.
5) Um refrigerador, que utiliza R -134a como fluido de trabalho consome potência elétrica de 500 W , no compressor. A temperatura no condensador do ciclo é
Passo 1
Resumo do ciclo Rankine: temos água aquecida até a saída do superaquecedor em
e
, expande idealmente na turbina até a pressão de condensação correspondente a
(isto é,
), depois condensa isobáricamente até líquido saturado em
C, e por fim é bombeada de volta a 3 MPa sem perda (bomba isentrópica). Vamos usar tabelas de vapor para obter entalpias e calcular
Passo 2
Propriedades no estado 1 (superaquecido a 3 MPa e
C) obtidas em tabelas:
Passo 3
Expansão isentrópica na turbina até
. Como
, determinamos a qualidade
no fim da expansão:
A entalpia de saída ideal da turbina é
Logo
Passo 4
Trabalho da bomba (líquido saturado a
C,
):
A entalpia na saída da bomba é
Passo 5
Calor absorvido no gerador de vapor:
Passo 6
Eficiência térmica ideal do ciclo:
Passo 7
Resumo da Parte 1:
(ou
) para turbina ideal.
Passo 8
Agora o refrigerador com R-134a: evapora a
, condensa a
, compressor ideal (isentrópico), válvula de expansão isentrópica em entalpia. Dados de tabela:
Passo 9
Compressão isentrópica até
correspondente a
. Com
, tabelas dão
Trabalho do compressor por kg:
Passo 10
Expansão isoentalpica (válvula):
Calor extraído no evaporador por kg:
Passo 11
Coeficiente de desempenho (COP) ideal:
Passo 12
Taxa de refrigeração (capacidade) dado
:
Resposta
(1) Rendimento térmico do ciclo Rankine ideal:
.
(2) Refrigerador ideal com R-134a: e capacidade de refrigeração
(2) Refrigerador ideal com R-134a: