A taxa de transferência de calor na caldeira de uma termoelétrica é
e o calor é transferido para a água numa temperatura constante e igual a
. A temperatura do condensador é
, a taxa de transferência de calor no condensador é
e a potência consumida na bomba é
. Calcule, nestas condições:
i. A eficiência térmica do ciclo
ii. Admitindo a mesma potência consumida na bomba e a mesma transferência de calor na caldeira, qual seria a potência desenvolvida na turbina a vapor se a central operasse num ciclo de Carnot?
i. A eficiência térmica do ciclo
ii. Admitindo a mesma potência consumida na bomba e a mesma transferência de calor na caldeira, qual seria a potência desenvolvida na turbina a vapor se a central operasse num ciclo de Carnot?
Passo 1
O ciclo real recebe na caldeira uma taxa de calor
a temperatura constante de
(
). Rejeita no condensador
à temperatura de
(
). A bomba consome
.
i) Vamos calcular a eficiência térmica real definida por
i) Vamos calcular a eficiência térmica real definida por
onde
.
ii) Num ciclo de Carnot entre as mesmas temperaturas, a eficiência é
ii) Num ciclo de Carnot entre as mesmas temperaturas, a eficiência é
Mantendo
e
e usando
, obteremos a potência líquida e a potência na turbina.
Passo 2
Calculemos a potência líquida do ciclo real:
Logo a eficiência térmica real é
Passo 3
A eficiência de um ciclo de Carnot entre
e
é
Passo 4
Em Carnot, a potência líquida seria
Para obter a potência na turbina somamos o trabalho da bomba:
Resposta
i)
.
ii) A potência na turbina operando em ciclo de Carnot seria aproximadamente .
ii) A potência na turbina operando em ciclo de Carnot seria aproximadamente