Ciclo de Rankine: Exercícios Resolvidos e Conceitos Termodinâmicos

Relacionado ao exposto acima afigura abaixo ilustra um ciclo que utiliza vapor como fluido de trabalho em um ciclo ideal de Rankine O vapor saturado entra na turbina a 80 MPa e o líquido saturado sai do condensador a uma pressão de 0008 MPa A potência líquida de saída do ciclo é de 100 MW Determine a A eficiência térmica do ciclo b A razão bwr c A vazão mássica de vapor em kgh Nas questões discursivas quando necessário deverá ser feita citação diretaindireta da maneira correta seguindo o Manual supracitad o O Caso o aluno registre em sua resposta alguma Figura Tabela Gráfico etc a fonte deverá ser citada e registrada nas referências Referências Bibliográficas consultadas Questão 1 50 pontos Tópico 82 Shapiro Boa parte de toda a energia elétrica produzida no mundo é pelo esquema do ciclo de Rankine O ciclo foi descoberto e nomeado por Willian John Macquom Rankine e pode ser idealizado como sendo composto por quatro processos Processo 12 Expansão isentrópica do fluido de trabalho através da turbina na condição de vapor saturado no estágio 1 até a pressão do condensador Processo 23 Transferência de calor do fluido de trabalho quando este flui a pressão constante através do condensador chegando em forma de líquido saturado ao estágio 3 Processo 34 Compressão isentrópica na bomba até o estágio 4 na região de líquido comprimido Processo 41 Transferência de calor para o fluido de trabalho quando este flui a pressão constante através da caldeira para completar o ciclo Este conjunto de processos constituem o ciclo ideal de rankine Relacionado ao exposto acima afigura abaixo ilustra um ciclo que utiliza vapor como fluido de trabalho em um ciclo ideal de Rankine O vapor saturado entra na turbina a 80 MPa e o líquido saturado sai do condensador a uma pressão de 0008 MPa A potência líquida de saída do ciclo é de 100 MW Determine Questão 2 50 pontos Tópico 55 Shapiro A primeira lei da Termodinâmica conservação de energia não serva para explicar todos os fenômenos termodinâmicos A primeira lei não especifica se um processo é ou não espontâneo se é reversível ou irreversível Para este tipo de problemática a Segunda Lei da Termodinâmica foi enunciada Um ciclo de potência operando entre dois reservatórios térmicos recebe energia QH por transferência de calor de um reservatório a TH 2000 K e descarta QC por transferência de calor para um reservatório a TC 400 K Determine através dos conhecimentos da segunda lei da termodinâmica para cada um dos seguintes casos se o ciclo opera irreversível reversivelmente ou se é impossível a Qh 1000kJ eficiência 60 b Qh 1000kJ Wciclo 850 kJ c Qh 1000kJ Qc 200kJ Questão 01 P3 8 MPa 8000 kPa vapor saturado Turbina ẆL 100 MW 100 000 kW Qent Caldeira P2 P3 8000 kPa m kgs ηT BRW P4 P1 8 kPa condensador H2O resfriamento Bomba P1 0008 MPa 8 kPa líquido saturado Todos os dados da tabela abaixo foram retirados da tabela termodinâmica de Moran e Shapiro 8ª edição Estado P kPa T ºC h kJkg b kJkg K x Tipo estado Tabela 1 8 4153 17388 05926 0 Líquido saturado A3 2 8000 18393 05926 Líquido comprimido 3 8000 2951 27580 5742 100 vapor saturado A3 4 8 4153 179477 5742 06745 Mistura A3 Estado 2 Wb V1P2 P1 Wb h2 h1 Wb 000100840 8000 8 h2 Wb h1 Wb 80591 kJkg h2 80591 17388 h2 18193 kJkg Estado 4 x4 b4 b2 b1v b2 5742 05926 82287 05926 x4 06745 h4 h2 x4 hfv h4 17388 06745 241031 h4 179477 kJkg cálculo da vazão mássica ẆL m WT WB m ẆL WT WB ẆL h3 h4 h2 h1 m 100 000 27580 179477 18193 17388 m 104169 kgs 376884 kgh Back work ratio bwr bwr Ṽb Ṽt h2 h1 h3 h4 bwr 18193 17388 27580 179477 bwr 0008257 Eficiência térmica ηT 1 qmal qent ηT 1 h4 h3 h3 h2 ηT 1 179477 17388 27580 18193 ηT 03707 ηT 3707 questão 02 Dados TH 2000 K Fonte quente TC 400 K Fonte fria eficiência máxima ou eficiência de carnot ηmax TcTH Tc 1 TcTH 1 4002000 ηmax 080 80 a QH 1000 KJ ηT 60 06 como η ηmax o ciclo opera irreversivelmente b QH 1000 KJ Wciclo QH QL QL QH Wciclo Wciclo 850 KJ QL 1000 850 QL 150 KJ ηT WcicloQH 8501000 085 ηT 85 como ηT ηmax o ciclo é impossível c QH 1000 KJ QL 200 KJ Wciclo 1000 200 800 KJ ηT WcicloQH 8001000 08 ηT 80 como η ηmax o ciclo opera reversivelmente