Uma usina termelétrica opera com vapor gerado pela caldeira a
, rejeitando o calor no condensador a
.
(b) Qual o consumo de carvão, em toneladas por hora, se a usina deve ter uma potência de 500 MW ? A energia de combustão do carvão é de
. (R.: 98,9 ton/h)
Considere a caldeira e o condensador como reservatórios térmicos.
(b) Qual o consumo de carvão, em toneladas por hora, se a usina deve ter uma potência de 500 MW ? A energia de combustão do carvão é de
Considere a caldeira e o condensador como reservatórios térmicos.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. A gente tem uma usina termelétrica que gera vapor a
e rejeita o calor no condensador a
. A pergunta é: qual é o consumo de carvão, em toneladas por hora, para que a usina tenha uma potência de 500 MW? A energia de combustão do carvão é
. Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre eficiência térmica e relação entre energia, potência e consumo de combustível.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, já que nas fórmulas termodinâmicas a temperatura precisa estar em Kelvin.
Passo 3
Agora, vamos calcular a eficiência máxima que esse ciclo pode ter usando a fórmula da eficiência de Carnot, que é:
Substituindo os valores:
Isso significa que, no melhor cenário possível, 62,7% da energia fornecida pelo carvão é convertida em trabalho útil.
Passo 4
Sabendo que a potência desejada é de 500 MW, vamos converter isso para energia por hora, já que queremos o consumo por hora.
Passo 5
Agora, vamos considerar a eficiência para relacionar a energia útil com a energia total fornecida pelo carvão.
Passo 6
Sabendo que cada kg de carvão libera
, podemos calcular a quantidade de carvão necessária por hora.
Convertendo para toneladas:
Resposta
O consumo de carvão é aproximadamente 99 toneladas por hora.