Enunciado

Uma usina de energia geotérmica usa água líquida geotérmica a 150 °C a uma vazão de 210 kg/s como fonte de calor e produz 5,1 MW de potência líquida em um ambiente a 25 °C. Considerando que 7,5 MW da exergia que entra na usina com a água geotérmica são destruídos dentro da usina, determine:

  1. a exergia da água geotérmica que entra na usina
  2. a eficiência de segunda lei
  3. a exergia do calor rejeitado pela usina.

Passo 1

As propriedades da água geotérmica na entrada da usina e no estado morto são:

T 1 = 150 ° C → h 1 = 632.18 k J / k g   e   s 1 = 1,8418 k J / k g K

x 1 = 0

T 0 = 25 ° C → h 0 = 104,83 k J / k g   e   s 0 = 0,36723 k J / k g K

x 0 = 0

Então, a exergia da água geotérmica é:

t a x a   d e   X i n = t a x a   d e   m   [ h 1 - h 0 - T 0 ( s 1 - s 0 ) ] = 18,460 k W = 18,46 M W

Passo 2

Na letra b, temos:

η I I = t a x a   d e   W o u t t a x a   d e   X i n = 5100 k W 18,460 k W = 0,276 = 27,6 %

que vai ser a eficiência de segunda lei

Passo 3

E na letra c temos a exergia do calor:

X h e a t ,   o u t = X i n - W o u t - X d e s t = 18,460 - 5100 - 7500 = 5864 k W = 5,86 M W

Resposta

  1. t a x a   d e   X i n = 18,46 M W
  2. η I I = 27,6 %
  3. X h e a t ,   o u t = 5,86 M W
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