Calculo de Ciclo Rankine Regenerativo com Reaquecimento - Atividade Avaliativa

Máquinas Térmicas Atividade avaliativa de dependência Prof Antônio Salvador Neto 1 Introdução O presente documento visa orientar a atividade avaliativa da disciplina de dependência máquinas térmicas oferecida no primeiro bimestre de 2023 pela Multivix Vila Velha O trabalho consiste no cálculo de um ciclo rankine ideal regenerativo com reaquecimento e com um aquecedor de água de alimentação fechado A tutoria darseá de forma virtual através de fórum no sítio virtual da instituição nas datas especificadas em ofício Após a entrega o trabalho será corrigido e a nota imputada Participe do fórum para ter orientação antes da entrega definitiva do trabalho 2 Entrega O trabalho é um texto científico que deve ser entregue até o dia 19062023 por via eletrônica e atender os seguintes critérios Formatado tamanho A4 em orientação vertical Textos digitados de forma clara e coerente Fonte Times New Roman ou Arial preto em todo texto Texto principal em tamanho 12 Ter capa contendo título disciplina e nome do aluno Uso de linguajar científico adequado Citações em texto na forma de autor e data Ex Salvador 1985 Arquivo único em PDF com todo o trabalho Trabalho individual 3 Atividade Nessa atividade você deve calcular uma usina de potência a vapor que opera em um ciclo Rankine regenerativo e com reaquecimento ideal com um aquecedor de água de alimentação fechado A figura a seguir ilustra essa planta Para essa atividade vamos escolher arbitrariamente a temperatura e pressão máxima da caldeira e a pressão de saída da turbina A partir dessas entradas iremos calcular os demais parâmetros de operação da planta Para auxiliar os cálculos está disponível em anexo uma tabela para ser preenchida com os valores conforme eles forem sendo determinados Passo 1 Determinação arbitrária de valores Seu ciclo deve operar com os seguintes parâmetros de entrada Grandeza Intervalo de valores Pressão máxima da caldeira 90 MPa Temperatura máxima da caldeira 490 C Pressão de saída da turbina 18 kPa Passo 2 Determinação de vários parâmetros do circuito de vapor A pressão e temperatura no estado 4 é a pressão máxima e temperatura máxima da caldeira A pressão no condensador é a pressão de saída da turbina de baixa TL bem como a pressão no estado 8 A pressão no estado 2 após a bomba é a pressão máxima na caldeira Passo 3 Determinação da pressão intermediária Chamamos de pressão intermediária a pressão com que é realizado o reaquecimento Determinamos essa pressão como sendo a pressão de saturação que possui a mesma entropia do ponto 4 Para isso faça i determine a entropia no ponto 4 ii determine a pressão de vapor saturado que represente a mesma entropia do ponto 4 Passo 4 Determinação da demanda de energia do trocador de calor O estado 2 já está determinado O estado 3 deve ser de líquido pressurizado à mesma temperatura do estado 5 uma vez que é a temperatura do fluido que irá pré aquecer a água de alimentação Determine a variação de entalpia específica desse processo Passo 5 Determinação do calor fornecido no trocador O estado termodinâmico 5 já está determinado Vamos assumir que o trocador de calor realiza um processo isobárico sobre esse fluido que fornece o calor de reaquecimento que entrega líquido saturado após a troca Calcule assim a variação da entalpia específica desse processo Passo 6 Determinação do fluxo mássico da sangria Chamemos de m a vazão mássica total do ciclo No processo de 2 para 3 flui essa quantidade de massa Já no processo de 5 para 9 flui uma quantidade ms do fluido de trabalho Determine ymsm em função de m pela hipótese de que todo calor removido do processo 59 é o calor recebido no processo 23 O estado 8 após a válvula de expansão será considerado idêntico ao estado 7 para facilitar a análise Passo 7 Determinação do trabalho específico realizado pelas turbinas Sabendo que o processo nas turbinas é a expansão isoentrópica determine os estados termodinâmicos ainda não determinados e calcule o trabalho específico em cada uma das turbinas Passo 8 Determinação do calor rejeitado no condensador Sabendo que o condensador entrega água líquida à pressão de saída da caldeira calcule o calor específico rejeitado Calcule a energia perdida na válvula de expansão 98 Passo 9 Determinação do trabalho líquido Calcule o trabalho líquido em função da massa m Passo 10 Cálculo da eficiência Calcule a eficiência global do ciclo 4 Avaliação O trabalho terá valor máximo de 100 pontos e mínimo de zero pontos e será avaliado baseado em critérios Cada critério representa uma parcela dos pontos do trabalho A avaliação de cada critério pode conferir um valor igual ou inferior ao valor da parcela que ele representa Os critérios de avaliação serão os seguintes Critério Pontos 1 Atendeu os critérios de entrega e seguiu corretamente o passo 1 10 2 Realizou corretamente as instruções do passo 2 10 3 Realizou corretamente as instruções do passo 3 10 4 Realizou corretamente as instruções do passo 4 10 5 Realizou corretamente as instruções do passo 5 10 6 Realizou corretamente as instruções do passo 6 10 7 Realizou corretamente as instruções do passo 7 10 8 Realizou corretamente as instruções do passo 8 10 9 Realizou corretamente as instruções do passo 9 10 10 Realizou corretamente as instruções do passo 10 10 Anexo 1 Estado Pressão kPa Temperatura C Volume específico m³kg Entalpia Específica kJkg Entropia Específica kJkg K 1 2 3 4 5 6 7 8 9