Exercícios de Termodinâmica - Ciclo de Potência a Vapor Rankine

Prof Fusco MEE110 Termodinâmica Exercícios Prof Fernando FUSCO Rovai 2 semestre de 2023 Prof Fusco Conceitos Fundamentais Propriedades de Substâncias Puras Primeira Lei da Termodinâmica Segunda Lei da Termodinâmica Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ciclo de Refrigeração Prof Fusco Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ex 71 Uma instalação operando de acordo com um ciclo de Rankine real produz a potência útil de 36000 kW O rendimento da instalação é 28 calculado com as condições reais da turbina e da caldeira A vazão de vapor que a caldeira produz é 170000 kgh com a entalpia de 3180 kJkg O rendimento da caldeira é 82 e o combustível utilizado tem poder calorífico de 47700 kJkg Calcular o consumo de combustível e a entalpia da água na entrada da caldeira 9704 kgh 947 kJkg 51I Prof Fusco Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ex 72 Em um Ciclo de Rankine com préaquecedor de superfície a turbina entrega 36000 kW de potência no eixo com rendimento de 90 As entalpias calculadas são Entrada da turbina h1 3180 kJkg Saída da turbina e entrando no PAS h2s 2890 kJkg Saída da turbina e entrada do condensador h3s 2260 kJkg Calcular a vazão de vapor que entra na turbina sabendo 12 desta vazão vai para o PAS 170535 kgh 52I Prof Fusco Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ex 73 O pré aquecedor de mistura de um Ciclo de Rankine recebe 100000 kgh de água com entalpia de 670 kJkg e 20000 kgh de vapor com entalpia de 2510 kJkg Desprezar a potência da bomba e calcular a entalpia da água na saída do préaquecedor de mistura e o rendimento da caldeira que consome 8146 kgh de combustível de poder calorífico igual a 41800 kJkg A caldeira produz vapor superaquecido com entalpia de 3305 kJkg 977 kJkg 082 53I Prof Fusco Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ex 74 Um condensador de um Ciclo de Rankine é resfriado com água cuja temperatura varia entre 230C e 430C O vapor que entra na turbina tem a entalpia de 3305 kJkg e sai dela em condições reais para entrar no condensador Calcular a quantidade de água em litros por segundo necessária para condensar todo o vapor que sai da turbina Dados Rendimento da turbina 90 Vazão de vapor 100000 kgh Entalpia ideal na saída da turbina hTs 2260 kJkg Entalpia da água na saída do condensador 188 kJkg ca 4184 kJkgK Densidade da água 1 kglitro 722 ls 54I Prof Fusco Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ex 75 Uma instalação a vapor em condições reais consome na caldeira um fluxo de calor de 23250 kW produz na turbina a potência de 7900 kW e consome na bomba a potência de 465 kW As temperaturas das fontes quente e fria são respectivamente 527C e 227C a Verificar se é possível o funcionamento desta máquina nessas condições justificando em função da Segunda Lei da Termodinâmica b Admitindose que essa máquina passe a funcionar de acordo com o Ciclo de Carnot produzindo a mesma potência útil calcular a economia de combustível comparando com a mesma instalação em condições reais Poder calorífico do combustível 44350 kJkg Rendimento da caldeira 82 nas duas situações a ηreal0262 ηCarnot0375 b 6912 kgh 57I Prof Fusco Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ex 76 No Ciclo Regenerativo de Rankine são conhecidas as entalpias kJkg em condições ideais representadas na figura e a vazão ṁ1 10000 kgh Pedese a Calcular a vazão ṁ2 b Verificar qual seria a entalpia na saída do pré aquecedor se o PAS fosse substituído por um PAM com a mesma vazão ṁ2 e as demais condições inalteradas c Calcular o rendimento da caldeira sabendo que a potência da turbina é 2800 kW a potência da bomba é 20 kW e o rendimento da instalação é de 30 d Admitindose que o préaquecedor esteja desligado e que o rendimento da turbina seja de 90 calcular o consumo de água litross utilizado na condensação do vapor A água passa pelo condensador e sofre um aumento de temperatura de 18C Densidade da água 10 kgl Calor específico da água 4184 kJkgK a 2215 kgh b 794 kJkg c 80 d 749 ls 55I Prof Fusco Ciclo de Potência a Vapor Rankine Ex 77 Considere uma usina de potência a vapor de água que opere em um ciclo de Rankine que produz 45 MW de potência líquida O vapor entra na turbina a 7 MPa e 500C e é resfriado no condensador a uma pressão de 10 kPa pela água de um lago que escoa nos tubos do condensador a uma taxa de 2000 kgs Considere que a bomba e a turbina têm eficiência isentrópica de 87 Mostre o ciclo em um diagrama Ts que inclua as linhas de saturação e determine a a eficiência térmica do ciclo b o fluxo de massa de vapor no ciclo c a elevação de temperatura da água de resfriamento no ciclo a 0338 b 415 kgs c 105C 1022C