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 calor rejeitado no condensador.
O calor rejeitado no condensador.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um ciclo Rankine básico com vapor saturado saindo da caldeira a 230 °C e condensando a 40 °C. A questão pede o calor rejeitado no condensador, ou seja, a quantidade de energia (por kg de vapor) que sai quando o vapor se condensa. Para isso vamos precisar:
- Tabelas de vapor para achar entalpias (h) e entropias (s) nas duas temperaturas.
- Conceito de expansão isentrópica (sempre que não dizem eficiência da turbina, assumimos isentrópica).
- Fórmulas de qualidade do vapor e cálculo de entalpia em mistura.
Passo 2
Primeiro, buscamos na tabela de vapor saturado os valores em 230 °C (ponto 1, saída da caldeira):
- Entalpia do vapor saturado:
- Entropia do vapor saturado:
No condensador, a temperatura é 40 °C. Da tabela de saturação em 40 °C (ponto 3, líquido condensado):
- Entalpia do líquido saturado:
- Entropia do líquido saturado:
- Entropia da vaporação:
- Entalpia da vaporação:
Passo 3
Na expansão isentrópica até a pressão de 40 °C, mantemos a entropia:
Como essa entropia está entre
e
no condensador, calculamos a qualidade
:
Aí a entalpia no final da expansão (ponto 2) é:
Passo 4
O calor rejeitado no condensador é justamente a diferença de entalpia entre o vapor úmido que chega (ponto 2) e o líquido saturado que sai (ponto 3):
Resposta
O calor rejeitado no condensador é aproximadamente