Uma planta de potência opera sob um ciclo de potência a vapor regenerativo com um aquecedor de água de alimentação aberto (aquecedor de mistura). O vapor dágua entra na turbina de primeiro estágio a 10 MPa e 500^circ C, e se expande até 1 MPa , onde parte do vapor é extraída e desviada para o aquecedor de água de alimentação que opera a 1 MPa . O restante do vapor se expande pela turbina de segundo estágio até a pressão do condensador de 10 kPa . O líquido saturado sai do aquecedor de água de alimentação a 1 MPa . Considerando processos isentrópicos nas turbinas e bombas e que a potência líquida de saída da instalação seja igual a 330 MW , determine:
a) A eficiência térmica. (1,0 pt)

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um ciclo termodinâmico chamado ciclo de potência a vapor regenerativo com aquecedor de mistura. A gente precisa encontrar a eficiência térmica desse ciclo. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica como entalpia, processos isentrópicos e balanços de energia. Vamos precisar também de tabelas de vapor para encontrar as entalpias nos diferentes pontos do ciclo.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os pontos chave do ciclo:
  1. Ponto 1: Entrada do vapor na turbina de primeiro estágio (10 MPa e 500°C).
  2. Ponto 2: Saída da turbina de primeiro estágio após expansão até 1 MPa.
  3. Ponto 3: Saída do aquecedor de água de alimentação (líquido saturado a 1 MPa).
  4. Ponto 4: Saída da turbina de segundo estágio após expansão até 10 kPa.
  5. Ponto 5: Saída do condensador (fluido retorna ao líquido).

Passo 3

Vamos considerar que os processos na turbina e na bomba são isentrópicos, ou seja, sem variação de entropia. Isso significa que podemos usar as propriedades do vapor nas condições de entrada para encontrar as entalpias nos pontos de saída.

Passo 4

Usando tabelas de vapor ou diagramas termodinâmicos, vamos encontrar as entalpias em cada ponto:
  • h₁: Entalpia no Ponto 1 (10 MPa e 500°C).
  • h₂: Entalpia no Ponto 2 (1 MPa após expansão isentrópica).
  • h₃: Entalpia no Ponto 3 (líquido saturado a 1 MPa).
  • h₄: Entalpia no Ponto 4 (10 kPa após expansão isentrópica).
  • h₅: Entalpia no Ponto 5 (líquido no condensador a 10 kPa).

Passo 5

Calculamos as potências das turbinas e das bombas:
  • Potência da Turbina de Primeiro Estágio (W_t1): $ W_{t1} = h_1 - h_2 $
  • Potência da Turbina de Segundo Estágio (W_t2): $ W_{t2} = h_2 - h_4 $
  • Potência da Bomba (W_b): $ W_b = h_5 - h_3 $
A potência líquida total será: $ W_{líquida} = W_{t1} + W_{t2} - W_b = 330 MW $

Passo 6

A eficiência térmica ($ \eta_{térmica} $) é definida como a razão entre a potência líquida fornecida e o calor fornecido na caldeira:
etatérmica éí
Onde $ Q_{in} = h_1 - h_5 $

Passo 7

Com os valores das entalpias encontrados, substituímos na equação da eficiência térmica:
etatérmica = 330 MWh1 - h5 é

Resposta

A eficiência térmica do ciclo é aproximadamente <valor calculado>%.

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