Exercícios Máquinas Térmicas

Ex1 Os dados listados a seguir são afirmados para um ciclo de potência que opera entre reservatórios quente e frio a 1500 K e 450 K respectivamente Para cada caso determine se o ciclo opera reversivelmente irreversivelmente ou é impossível a QH 600 kJ Wciclo 300 kJ QC 300 kJ b QH 400 kJ Wciclo 280 kJ QC 120 kJ c QH 700 kJ Wciclo 300 kJ QC 500 kJ d QH 800 kJ Wciclo 600 kJ QC 200 kJ Ex2 A água é o fluido de trabalho em um ciclo ideal de Rankine O vapor saturado entra na turbina a 16 Mpa e a pressão no condensador é de 8 kPa A vazão mássica de vapor que entra na turbina é de 120 kgs Determine a a potência líquida produzida em kW b a taxa de transferência de calor para o vapor dágua que passa pela caldeira em kW Ex3 A água é o fluído de trabalho em um ciclo ideal de Rankine O vapor entra na turbina a 1400 lbfin2 e 1000 F A pressão no condensador é de lbfin2 A potencia líquida de saída do ciclo é de 1x 109 Btuh A água de resfriamento sofre um acréscimo de temperatura de 60 a 76 F com queda de pressão desprezível ao passar pelo condensador Calcule a eficiência térmica do ciclo Estado 1 P1 16 MPa vapor saturado h1 hg 25827 KJkg Estado 2 P2 8 kPa expansão isentrópica na turbina x2 s2 sf 55045 05926 0660 sg sf 82287 05926 h2 hp x2 hg hp 17388 0660 2577 17388 175998 KJkg Estado 3 P3 8 kPa líquido saturado h3 hf 17388 KJkg v3 vf 0001008 m³kg Estado 4 P4 16 MPa trabalho da bomba isentrópica h24 h3 v3 P4 P3 17388 00010084 16000 8 18999 KJkg a Wturbina ṁ h1 h2 120 25827 175998 98 9784 KW Wbomba ṁ h4 h3 120 18999 17388 19332 KW Wlíq Wturbina Wbomba 98 9784 19332 97 0452 KW b Qcaldeira ṁ h1 h4 120 25847 18999 287 3652 KW 3 entrada da turbina P1 T1 vapor superaquecido a 1400 lbfin² e 1000F saída da turbina P2 mistura líquido vapor a 216 lbfin² expansão isentrópica saída do condensador líquido saturado a 21 lbfin² saída da bomba líquido comprimido a 1400 lbfin² Tabelas usadas tabelas de vapor superaquecido e saturado em unidades inglesas Estado 1 P1 1400 lbfin² T1 1000F h1 1490 Btulbm Estado 2 P2 216 lbfin² hf 94 Btulbm hg 1116 Btulbm x2 s1 sf 1600 0175 0816 sg sf 1920 0175 h2 hp x2 hg hp 94 0816 1116 94 928 Btulbm Estado 3 P3 216 lbfin² líquido saturado h3 hf 94 Btulbm v3 vf 0016 ft³lbm Estado 4 P4 1400 lbfin² trabalho da bomba h4 h3 v3 P4 P3 94 0016 1400 216 9814 Btulbm Wlíq 110⁹ Btuh Wlíq ṁ h1 h2 h4 h3 ṁ Wlíq h1 h2 h4 h3 ṁ 110⁹ 1490 928 9814 94 1795 10⁶ lbmh Qcaldeira ṁ h1 h4 1795 10⁶ 1490 9814 25 10⁹ Btuh η 110⁹ 250 10⁹ 04 40 1a Wciclo QH Qc 300 600 300 válido η WcicloQH 300600 05 50 70 irreversível QH Qc 600 300 0267 0 irreversível T4 Tc 1500 450 b 280 400 120 válido η 280400 07 70 reversível 400 120 0 reversível 400 1500 450 c 300 700 500 inválido impossível d 600 800 200 válido η 600 800 075 75 70 impossível viola a segunda lei 800 200 0089 0 impossível 1500 450 2 saída caldeiraentrada turbina vapor saturado a 16 MPa saída turbinaentrada condensador mistura líquido vapor 8 kPa saída condensadorentrada bomba líquido saturado 8 kPa saída bombaentrada caldeira líquido comprimido 16 MPa Tabelas usadas tabelas de vapor saturado e superaquecido Keenan NIST