Em regime permanente, um ciclo de potência desenvolve uma potência de saída de 10 kW enquanto recebe energia por transferência de calor a uma taxa de 10 kJ por ciclo de operação a partir de uma fonte na temperatura
. O ciclo rejeita energia por transferência de calor para a água de resfriamento a uma temperatura mais baixa, correspondente a 300 K . Se existem 100 ciclos por minuto, qual o valor teórico mínimo para
, em K ?
33. Um ciclo de potência opera entre os reservatórios quente e frio a 600 K e 300 K , respectivamente. Em regime permanente, o ciclo desenvolve uma potência de saída de
, enquanto recebe energia por transferência de calor de um reservatório quente a uma taxa de 1 MW .
(a) Determine a eficiência térmica e a taxa na qual energia é rejeitada por transferência de calor para o reservatório frio, em MW.
33. Um ciclo de potência opera entre os reservatórios quente e frio a 600 K e 300 K , respectivamente. Em regime permanente, o ciclo desenvolve uma potência de saída de
(a) Determine a eficiência térmica e a taxa na qual energia é rejeitada por transferência de calor para o reservatório frio, em MW.
Passo 1
No primeiro exercício, em regime permanente o ciclo produz potência de saída
recebendo calor por ciclo
de uma fonte à temperatura
e rejeita calor a
. São
ciclos por minuto. Vamos usar a definição de eficiência real e igualá-la à eficiência de Carnot (condição reversível) para obter o mínimo teórico de
.
Passo 2
Calculamos a taxa de calor fornecido:
Passo 3
A eficiência real do ciclo é
Passo 4
Para um ciclo de Carnot reversível,
e, impondo
,
Passo 5
No segundo exercício, o ciclo opera entre
e
, em regime permanente desenvolve
e recebe
. Precisamos da eficiência térmica e da taxa de calor rejeitado.
Passo 6
A eficiência térmica do ciclo real é
Passo 7
Pela conservação de energia,