Exemplo 1
Vapor d’água gerado em uma planta de potência, a 8600 kPa e
é alimentado em uma turbina. Ao sair da turbina entra em um condensador a 10 kPa , onde ele é condensado tornando-se líquido saturado, que é então bombeado para a caldeira.
(a) Qual a eficiência térmica de um ciclo de Rankine operando nessas condições e para a vazão de vapor d’água de
?
(b) Qual a eficiência térmica de um ciclo real operando nessas condições, se as eficiências da turbina e da bomba forem iguais a 0,75 .
(a) Qual a eficiência térmica de um ciclo de Rankine operando nessas condições e para a vazão de vapor d’água de
(b) Qual a eficiência térmica de um ciclo real operando nessas condições, se as eficiências da turbina e da bomba forem iguais a 0,75 .
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de Rankine em que o vapor entra na turbina a
e
, sai para um condensador a
, condensa-se e torna-se líquido saturado que é bombeado de volta à caldeira. Precisamos calcular a eficiência térmica de
(a) um ciclo ideal e
(b) um ciclo real com eficiências da turbina e da bomba iguais a 0,75,
além da potência líquida se a vazão mássica for . Vamos usar tabelas de vapor para obter entalpias e entropias nos estados e as relações de processo isentrópico e de bomba incompressível.
(a) um ciclo ideal e
(b) um ciclo real com eficiências da turbina e da bomba iguais a 0,75,
além da potência líquida se a vazão mássica for
Passo 2
Estado 1 (entrada da turbina): superaquecido a
e
. Das tabelas de vapor:
Passo 3
Expansão isentrópica até
:
. Na pressão de
temos
O título
é
Então a entalpia no fim da expansão isentrópica é
Passo 4
Estado 3 (saída do condensador): líquido saturado a
. Das tabelas:
Passo 5
Processo na bomba (ideal, líquido incompressível):
Então
Passo 6
Para o ciclo ideal temos
A eficiência térmica é
Passo 7
Potência líquida no ciclo ideal para
:
Passo 8
Ciclo real com
:
turbina real
turbina real
bomba real
Passo 9
No ciclo real:
A eficiência térmica real é
E a potência líquida real:
Resposta
Ideal:
,
.
Real: ,
.
Real: