Questão 3 (
pontos): Considere um ciclo de Rankine ideal com reaquecimento no qual o vapor d’água entra no estágio de alta pressão da turbina a
e
e expande até
. O vapor é então reaquecido até
e expande até 10 kPa no estágio de baixa pressão. Calcule a eficiência térmica do ciclo e o título na descarga do estágio de baixa pressão da turbina.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de Rankine ideal com reaquecimento em duas etapas de expansão: no estágio de alta pressão (HP) o vapor entra a
,
e expande até
; depois é reaquecido a
nessa mesma pressão e expande até
. Precisamos usar tabelas de vapor d’água para obter entalpias e entropias nos pontos-chaves, aplicar processos isentrópicos nas turbinas, cálculo de trabalho de bomba e balanço de energia para achar a eficiência térmica e, na descarga da turbina de baixa pressão, o título (qualidade) do vapor.
Passo 2
Estado
(entrada da turbina HP):
Pressão , temperatura
.
Das tabelas de vapor superaquecido obtemos aproximadamente
Pressão
Das tabelas de vapor superaquecido obtemos aproximadamente
Passo 3
Expansão isentrópica na turbina HP até
:
.
Em isso corresponde a vapor ligeiramente superaquecido. Interpolando nas tabelas:
Em
Passo 4
Reaquecimento a pressão constante
até
:
Passo 5
Expansão isentrópica na turbina LP até
:
.
Em , dados saturados:
,
.
O título é
Em
O título é
A entalpia na saída vale
Passo 6
Condensação até líquido saturado em
:
Bomba ideal de
MPa a
MPa, trabalho
Passo 7
Calor adicionado no gerador de vapor (entre
) e no reaquecedor (
):
Total
Passo 8
Trabalho total das turbinas e da bomba:
Passo 9
Eficiência térmica do ciclo:
Resposta
Eficiência térmica
.
Título na descarga da turbina LP (
%).
Título na descarga da turbina LP