Enunciado

O condensador de uma central termoelétrica a vapor é alimentado com 10   k g / s de fluido de trabalho, a 10   k P a e título igual a 0,9 , e com água do mar a 15   ° C . O condensador descarrega o fluido de trabalho como liquido saturado a 100   k P a e a água do mar é descarregada do trocador a 20   ° C . Determine o fluxo de calor transferido do fluido de trabalho para a água do mar. Calcule, também, os fluxos de exergia que podem ser encontrados no processo de transferência de calor do fluido de trabalho para a água do mar.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Aqui, queremos o fluxo de calor transferido do fluido de trabalho para a água do mar e os fluxos de exergia que podem ser encontrados no processo de transferência de calor do fluido para a água do mar.

O fluxo de calor que sai, é dado por:

Q ˙ s a i = m ˙ h 1 - h 2

É importante saber o que está acontecendo no nosso equipamento e organizar os dados do enunciado. Sabemos que o condensador é alimentado com as seguintes propriedades:

m ˙ = 10   k g / s

p 1 = 10   k P a

x 1 = 0,9

A descarga acontece como líquido saturado a p 2 = 100   k P a .

Analisando agora a água do mar como o sistema de troca de calor, temos que ela está inicialmente a T 3 = 15   ° C = 288   K e após a troca de calor fica com T 4 = 20   ° C = 293   K .

Passo 2

Com base nos dados do passo anterior, podemos encontrar as propriedades de cada estado analisando as tabelas termodinâmicas. Temos que:

Para o estado 1 :

h 1 = 2345,35   k J / k g

s 1 = 7,4001   k J / k g K

Para o estado 2 :

h 2 = 191,81   k J / k g

s 2 = 0,6492   k J / k g K

Para o estado 3 :

h 3 = 62,98   k J / k g

s 3 = 0,2245   k J / k g K

Para o estado 4 :

h 4 = 83,94   k J / k g

s 4 = 0,2966   k J / k g K

Passo 3

Podemos agora responder ao primeiro questionamento. O fluxo de calor transferido do fluido de trabalho para a água do mar vale:

Q ˙ s a i = m ˙ h 1 - h 2

Q ˙ s a i = 10 2345,35 - 191,81

Q ˙ s a i = 21535   k W

A exergia externa do condensador vale:

Φ c o n d = m ˙ ψ 1 - ψ 2

Φ c o n d = m ˙ h 1 - h 2 - T 0 s 1 - s 2

Substituindo os dados, temos que:

Φ c o n d = 10 2345,35 - 191,81 - 288 7 , 4001 - 0,6492

Φ c o n d = 2082,3   k W

Passo 4

Para descobrir a exergia do oceano, temos que descobrir o fluxo mássico do oceano. Temos que:

m ˙ o c e a n o h 4 - h 3 = m ˙ h 1 - h 2

Portanto:

m ˙ o c e a n o = 10 2345,35 - 191,81 83,94 - 62,98

m ˙ o c e a n o = 1027,4   k g / s

A exergia do oceano vale:

Φ o c e a n o = m ˙ o c e a n o ψ 4 - ψ 3

Φ o c e a n o = m ˙ o c e a n o h 4 - h 3 - T 0 s 4 - s 3

Substituindo os dados, temos que:

Φ o c e a n o = 1027,4 83,94 - 62,98 - 288 0,2966 - 0,2245

Φ o c e a n o = 189,4   k W

Mais uma questão resolvida. Consegui te ajudar? Responde Aí.

Resposta

Q ˙ s a i = 21535   k W

Φ c o n d = 2082,3   k W

Φ o c e a n o = 189,4   k W

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Em que o trabalho útil difere do trabalho real? Para qual tipo de sistema esses dois trabalhos são idênticos?
Um processo para o qual o trabalho reversível é zero pode ser reversível? É possível que ele também seja irreversível? Explique.
Qual estado final maximizará a produção de trabalho de um dispositivo?
Sob quais circunstâncias o trabalho reversível é igual à irreversibilidade de um processo?
Uma máquina térmica recebe calor de uma fonte a 1.100 K a uma taxa de 400 kJ/s e rejeita calor para um meio a 320 K. A potência produzida pela máquina térmica é medida em 120 kW, e a temperatura ambie