Uma unidade de geração opera conforme um ciclo Rankine básico, utilizando vapor saturado. As temperaturas de geração do vapor e de condensação são respectivamente, 230^circ C e 40^circ C. Calcule para este ciclo:
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:
wbomba ;=; vf ;l(P2 - P1r)
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 .

Passo 4

Vamos buscar na tabela de vapor:
  1. A 40 °C (condensação):
  2. A 230 °C (evaporação):

Passo 5

Calcula-se a diferença de pressão em Pa:
De

Passo 6

Agora o trabalho da bomba:
wbomba = vf ,De
Em kJ/kg:
wbombaapprox 2,82;kJ/kg

Resposta

O trabalho específico na bomba é aproximadamente .

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