Qual o rendimento térmico de uma instalação de vapor que é constituída de uma turbina de 20000 CV, e consome energia de carvão com poder calorífico de 7000 Kcal
, sabendo-se que o rendimento é de
e o rendimento da caldeira é de
. Dados
.
Passo 1
O que o problema pede:
Qual é o rendimento térmico da instalação de vapor?
Dados fornecidos:
Turbina com potência
.
Poder calorífico do carvão:
.
Rendimento (turbina) informado:
.
Rendimento da caldeira:
.
Conversão dada:
.
Dados fornecidos:
Passo 2
O que é rendimento (eficiência) neste contexto:
Rendimento é a razão entre a energia útil produzida e a energia fornecida. Em fórmulas:
Quando há duas etapas em série (energia química do carvão → energia térmica na caldeira → energia mecânica na turbina), a fração da energia que sobrevive a ambas as etapas é o produto dos rendimentos das etapas. Ou seja, se a caldeira rende
e a turbina rende
, então
Explicação intuitiva: a caldeira transforma uma fração
da energia do carvão em energia do vapor; daquilo que restou, a turbina aproveita uma fração
. Logo multiplica-se.
Passo 3
Passo prático: transformar percentuais em decimais para multiplicar.
Passo 4
Calcular o rendimento global pela multiplicação das eficências das etapas:
Converter para porcentagem:
Passo 5
Verificação numérica (fluxo de energia) — só para você ver que bate: potência útil em
:
Energia química necessária do carvão por hora (considerando ambos os rendimentos):
Consumo de carvão correspondente:
Isto só confirma que o procedimento de multiplicar rendimentos está correto.