Enunciado

Uma usina de potência a vapor de 600 MW, resfriada por um rio próximo, tem uma eficiência térmica de 40%. Determine a taxa de transferência de calor para a água do rio. A taxa real de transferência de calor será mais alta ou mais baixa que esse valor? Por quê?

Passo 1

Primeiro vamos determinar o calor fornecido pela fonte. Podemos fazer isso utilizando a fórmula da eficiência:

η t = W ˙ l i q Q ˙ H

Vamos isolar o calor fornecido:

Q ˙ H = W ˙ l i q η t

Aplicamos os valores:

Q ˙ H = 600   M W 0,4 = 1500   M W

Passo 2

Agora, vamos determinar o calor que é rejeitado para o sumidouro. É muito fácil, basta lembrar que o trabalho líquido é igual a subtração entre a energia fornecida e a energia rejeitada:

W ˙ l i q = Q ˙ H - Q ˙ L

Vamos isolar o calor rejeitado:

Q ˙ L = Q ˙ H - W ˙ l i q

Aplicamos os valores:

Q ˙ L = 1500 - 600

Q ˙ L = 900   M W

Passo 3

A questão também pergunta se o valor calculado corresponde ao valor real.

A verdadeira taxa de transferência de calor será menor do que o que foi calculado. Os nossos cálculos consideram que todo o calor que não virou trabalho é rejeitado. Mas na verdade, parte desse calor será perdido em outras etapas através das tubulações, dos equipamentos e dos outros componentes da máquina.

Resposta

Q ˙ L = 900   M W

Na realidade, o calor que vai pro sumidouro é menor do que o calculado, pois parte desse calor calculado é perdido em outras partes da máquina.

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