Utiliza-se vapor d’água como fluido de trabalho em um ciclo Rankine simples e ideal. Vapor saturado é admitido na turbina a
e líquido saturado sai do condensador a
. A potência líquida produzida pelo ciclo é de 100 MW . Determine:
A) eficiência térmica
B) razão bwr
C) vazão mássica de vapor, em kg/h
D) a taxa de transferência de calor fornecida ao fluido de trabalho que atravessa a caldeira, em MW
E) a taxa de transferência de calor rejeitada pelo vapor condensado ao passar pelo condensador, em MW
F) a vazão mássica da água de resfriamento no condensador, em
, se a agua entra no equipamento a
e sai a
A) eficiência térmica
B) razão bwr
C) vazão mássica de vapor, em kg/h
D) a taxa de transferência de calor fornecida ao fluido de trabalho que atravessa a caldeira, em MW
E) a taxa de transferência de calor rejeitada pelo vapor condensado ao passar pelo condensador, em MW
F) a vazão mássica da água de resfriamento no condensador, em
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos um ciclo de Rankine simples e ideal, com vapor saturado admitido na turbina à pressão de
e condensação à pressão de
. A potência líquida de saída é de
. Vamos usar propriedades de vapor saturado e as relações de processo isentrópico na turbina e na bomba para calcular:
– A) eficiência térmica
– B) razão bwr (back work ratio)
– C) vazão mássica de vapor
– D) taxa de calor fornecido à caldeira
– E) taxa de calor rejeitado no condensador
– F) vazão mássica de água de resfriamento, com entrada a e saída a
.
– A) eficiência térmica
– B) razão bwr (back work ratio)
– C) vazão mássica de vapor
– D) taxa de calor fornecido à caldeira
– E) taxa de calor rejeitado no condensador
– F) vazão mássica de água de resfriamento, com entrada a
Conteúdo: propriedades de vapor saturado, processos isentrópicos, balanço de energia em ciclo fechado.
Passo 2
Identificamos os quatro estados do ciclo e anotamos as propriedades principais (valores obtidos em tabelas de vapor):
Estado 1 (saída da caldeira, entrada da turbina):
Estado 1 (saída da caldeira, entrada da turbina):
Estado 2 (saída da turbina, entrada do condensador), expansão isentrópica
até
. Em
:
Calculamos a qualidade
e o entalpia
:
O trabalho específico da turbina é
Passo 3
Processo de bombeamento (bomba com rendimento 100 %): do condensador à caldeira, de
a
. Usamos
com
(no líquido saturado em
) e pressões em kPa:
Entalpia na saída da bomba (estado 4):
Passo 4
Energia recebida na caldeira por kg de vapor:
Trabalho líquido específico do ciclo:
Passo 5
A) Eficiência térmica
B) razão back‐work‐ratio
Passo 6
C) vazão mássica de vapor para produzir
:
D) taxa de calor fornecido à caldeira:
E) taxa de calor rejeitado no condensador
:
Passo 7
F) vazão mássica da água de resfriamento no condensador:
Entrada a , saída a
. Tomando
e
,
Entrada a
Resposta
A)
B) (0,654 %)
C)
D)
E)
F)
B)
C)
D)
E)
F)