Vapor de água entra na turbina de uma planta de potência a vapor simples com uma pressão de 12 MPa e uma temperatura de
e sofre uma expansão adiabática para entrar no condensador que opera a pressão
. Líquido saturado deixa o condensador na pressão
. A eficiência isentrópica da turbina e da bomba é de
. Refazer o item (a) variando a pressão P para
.
Passo 1
Beleza, aqui o que a gente tem: um ciclo Rankine simples, onde o vapor entra na turbina a 12 MPa e 600 °C e faz expansão “quase” adiabática até a pressão do condensador, que agora é de 50 kPa. Depois ele vira líquido saturado, passa na bomba e retorna pra caldeira. A gente quer refazer o cálculo da eficiência térmica do ciclo (item (a)) considerando que tanto a turbina quanto a bomba têm eficiência isentrópica de 84 %.
Conteúdo: ciclo Rankine, tabelas de vapor (h, s, v), eficiência isentrópica, balanço de energia (q_in, w_turbina, w_bomba).
Conteúdo: ciclo Rankine, tabelas de vapor (h, s, v), eficiência isentrópica, balanço de energia (q_in, w_turbina, w_bomba).
Passo 2
Primeiro a gente pega os dados do estado 1 (entrada da turbina):
• P₁ = 12 MPa, T₁ = 600 °C
• Pela tabela de vapor superaquecido:
–
–
• P₁ = 12 MPa, T₁ = 600 °C
• Pela tabela de vapor superaquecido:
–
–
Passo 3
Agora o escoamento ideal (isentrópico) na turbina até P₂ = 50 kPa:
- Igualamos entropias:
. - Nas tabelas a P₂=0,05 MPa:
–,
–, - Calculamos a qualidade
: - E o entalpia isentrópica na saída:
Passo 4
Agora aplicamos a eficiência isentrópica da turbina (ηₜ = 0,84):
Passo 5
Estado 3: vapor já condensado a 50 kPa é líquido saturado, logo
Passo 6
Bomba (de 50 kPa para 12 MPa), trabalho isentrópico:
Como a bomba tem η_b = 0,84, o trabalho real é
Passo 7
A entalpia na saída da bomba:
Passo 8
Agora o calor adicionado na caldeira e o trabalho líquido do ciclo:
Passo 9
Finalmente, a eficiência térmica do ciclo:
Resposta
A eficiência térmica do ciclo Rankine, para P_condensador = 50 kPa e eficiências isentrópicas de 84 %, é aproximadamente