Suponha a seguinte planta de geração de potência utilizando o ciclo combinado Brayton-Rankine anexada
No ciclo Rankine, os níveis de pressão são 3 MP a e 10 kP a e a temperatura máxima é 500 °C. No ciclo Brayton, o ar entra a 298 K e 100 kPa, com uma vazão mássica de 175 kg/s e a temperatura máxima é 1800 K. Após sair da turbina, os gases passam por uma caldeira de recuperação, trocando calor com a água do ciclo Rankine. O ponto de maior proximidade entre as temperaturas do gás e da água é no instante em que a água está no estado de líquido saturado, conhecido como “pinch point”. Neste ponto, é necessário que os gases estejam a 20 °C acima do líquido saturado.
a. Determine a máxima vazão de água no ciclo Rankine, respeitando o pinch point, em função da razão de pressão no ciclo Brayton e a potência gerada por cada um dos ciclos, separadamente. Você acredita que exista um ponto ótimo para a geração de potência total (soma dos dois ciclos)? Justifique.
b. Escolha uma razão de pressão e faça um balanço de exergia na caldeira de recuperação, mostrando o que é aproveitado, o que é perdido e o que é destruído.
