Uma unidade de geração opera conforme um ciclo Rankine básico, utilizando vapor saturado. As temperaturas de geração do vapor e de condensação são respectivamente,
e
. Calcule para este ciclo:
O trabalho na bomba.
O trabalho na bomba.
Passo 1
Beleza, o exercício diz que temos um ciclo Rankine básico com vapor saturado. A gente sabe as temperaturas de evaporação (230 °C) e de condensação (40 °C) e quer só o trabalho que a bomba faz. Isso é Termodinâmica clássica de vapor d’água: vamos precisar usar as tabelas de vapor para achar pressão e volume específico do líquido saturado, e depois aplicar a fórmula do trabalho na bomba.
Passo 2
Em ciclo Rankine ideal, a bomba comprime líquido quase incompressível de P₁ (condensador) até P₂ (caldeira). O trabalho específico (por kg) é dado por:
onde
-
é o volume específico do líquido saturado na saída do condensador, -
é a pressão de condensação, -
é a pressão de evaporação (saturada a 230 °C).
Passo 3
Por que isso funciona?
Como o líquido quase não se comprime, podemos tratar como constante, e o trabalho de compressão reversível é a área sob a curva
-
, que vira simplesmente
.
Como o líquido quase não se comprime, podemos tratar
Passo 4
Vamos buscar na tabela de vapor:
-
A 40 °C (condensação):
-
-
A 230 °C (evaporação):
-
Passo 5
Calcula-se a diferença de pressão em Pa:
Passo 6
Agora o trabalho da bomba:
Em kJ/kg:
Resposta
O trabalho específico na bomba é aproximadamente
.