A taxa de transferência de calor na caldeira de uma termoelétrica é 1 MW 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:
a. A eficiência térmica do ciclo
b. 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?
a. A eficiência térmica do ciclo
b. 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 enunciado dá um ciclo a vapor que recebe
da caldeira a
, rejeita
no condensador a
e consome na bomba
. Vamos usar o primeiro princípio para ciclos estacionários (
) para achar a eficiência térmica real, e depois comparar com a eficiência de Carnot entre as mesmas temperaturas.
Passo 2
Aplicando o balanço de energia do ciclo:
Logo
O trabalho líquido entregue ao gerador é
Passo 3
A eficiência térmica real do ciclo é
Passo 4
Para o ciclo de Carnot entre as mesmas temperaturas, convertemos para Kelvin:
A eficiência de Carnot é
Passo 5
Com
, o trabalho líquido hipotético seria
Passo 6
Como a bomba continua consumindo
, a potência que a turbina precisaria desenvolver no ciclo de Carnot é
Resposta
(a) A eficiência térmica do ciclo real é
(ou
).
(b) No ciclo de Carnot, a turbina teria que desenvolver aproximadamente .
(b) No ciclo de Carnot, a turbina teria que desenvolver aproximadamente