Videoaula sobre o Ciclo de Rankine Ideal e Seus Tipos

CAMPUS DE ITAPETININGA Máquinas Térmicas MTEM7 Engenharia Mecânica Videoaula 10 Professor Rafael dos Santos CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine Ideal ü O ciclo de Rankine prevê os seguintes processos 34 Compressão isoentrópica bomba 41 Aquecimento isobárico caldeira 12 Expansão isoentrópica turbina 23 Resfriamento isotérmico condensador 1 2 3 4 T s sv sl p2 p1 1 2 3 4 CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine Ideal ü Considerações sobre eficiência térmica do ciclo de Rankine T s sv sl p2 p1 1 2 3 4 p1 4 1 2 T s sv sl p2 p1 1 2 3 4 p2 3 2 Pressão fixa no condensador Aumento pressão na caldeira Pressão fixa na caldeira Diminuição da pressão no condensador ü O rendimento de um ciclo de Rankine pode ser aumentado Pelo aumento da pressão no fornecimento de calor na entrada da turbina saída da caldeira Pela redução da pressão de saída na turbina entrada do condensador Pelo superaquecimento do vapor CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine com reaquecimento ü O ciclo de Rankine com reaquecimento pode promover aumento da eficiência resultante de pressões maiores na caldeira e ainda evitar um título baixo na saída da turbina T s sv sl p1 T1 1 4 5 6 4 p2 p3 T3 T2 2 3 CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine regenerativo ü O ciclo de Rankine regenerativo pode promover aumento da eficiência do ciclo por meio do aquecimento regenerativo da água de alimentação do gerador de vapor através de uma extração na turbina T s sv sl p1 1 3 4 p2 2 a CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine regenerativo ü Vejamos no diagrama a modificação conhecida como regeneração para o ciclo de Rankine T s sv sl p1 1 3 4 p2 2 T s sv sl p1 1 4 b p3 3 2 5 6 7 p2 a CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine regenerativo ü Vejamos agora além do diagrama o esquema da central térmica a vapor para o ciclo de Rankine regenerativo CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine regenerativo ü Aquecedor de água de alimentação aberto trocador de calor do tipo contato direto ü Expansões na turbina processos 12 e 23 e compressões nas bombas processos 45 e 67 isoentrópicas ü Aquecimento isobárico no gerador de vapor ü Resfriamento isotérmico e isobárico no condensador ü Turbina com dois estágios extração de uma fração do escoamento para o aquecedor que opera a uma pressão de extração p2 ü Bombeamento processo 45 até a pressão de extração ocorrida em 2 CAMPUS DE ITAPETININGA Ciclo de Rankine regenerativo ü Em 6 ocorre a união dos escoamentos de modo que para o segundo bombeamento processo 67 o fluxo de massa é o fluxo total do ciclo ü As vazões mássicas das correntes que entram no aquecedor de água de alimentação são tais que o estado 6 é de líquido saturado à pressão de extração p2 ü Processo de aquecimento isobárico no gerador de vapor de 7 até 1 ao invés de b até 1 caso sem regeneração ü Efeito desejado redução de calor para vaporizar e superaquecer o fluido ü Efeito indesejado como o escoamento no segundo estágio da turbina é menor menor também é o trabalho gerado nesse estágio processo 23 CAMPUS DE ITAPETININGA Análise do ciclo de Rankine regenerativo ü Inicialmente uma etapa essencial de análise do ciclo regenerativo consiste do cálculo das vazões mássicas através de cada um dos componentes ü Começando pela turbina os dois estágios em regime permanente temos 𝑚 𝑚 𝑚 ü Dividindo toda a expressão por ṁ1 temos 𝑚 𝑚 𝑚 𝑚 𝑚 𝑚 1 𝑚 𝑚 𝑚 𝑚 ü Designando a fração extraída em 2 de y y a fração que passará pelo segundo estágio da turbina será 𝑚 𝑚 1 𝑚 𝑚 1 𝑦 CAMPUS DE ITAPETININGA 1ª Lei da Termodinâmica para Sistemas Abertos üA fração y pode ser determinada pela aplicação dos princípios de conservação de massa e energia de um sistema aberto volume de controle no aquecedor de água de alimentação üA equação completa para regime permanente é 𝑸 𝒎𝒆 𝒉𝒆 𝒗𝒆𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒆 𝒎𝒔 𝒉𝒔 𝒗𝒔𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒔 𝑾 CAMPUS DE ITAPETININGA Aplicando a 1ª Lei Aquecedor 𝑸 𝒎𝒆 𝒉𝒆 𝒗𝒆𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒆 𝒎𝒔 𝒉𝒔 𝒗𝒔𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒔 𝑾 Considerações Regime permanente 𝑚 𝑚0 Não há transferência de calor para o meio Energias cinética e potencial desprezadas Não há trabalho no aquecedor Portanto 0 𝑚 ℎ 0 0 𝑚 ℎ 0 0 𝑚 ℎ 0 0 0 Onde 𝑚 𝑦 𝑚 1 𝑦 𝑚 𝑚 𝑚 𝑦 1 𝑦 1 CAMPUS DE ITAPETININGA Aplicando a 1ª Lei Aquecedor Onde 𝑚 𝑦 𝑚 1 𝑦 𝑚 𝑚 𝑚 𝑦 1 𝑦 1 Portanto 𝑚 ℎ 𝑚 ℎ 𝑚 ℎ 𝒚 ℎ 𝟏 𝒚 ℎ 𝟏 ℎ Logo 𝑦 ℎ 1 𝑦 ℎ ℎ 0 Desenvolvendo para isolar y teremos 𝑦 ℎ 1 𝑦 ℎ ℎ 0 𝑦 ℎ ℎ 𝑦 ℎ ℎ 0 𝑦 ℎ 𝑦 ℎ ℎ ℎ 𝑦 ℎ ℎ ℎ ℎ 𝒚 𝒉𝟔 𝒉𝟓 𝒉𝟐 𝒉𝟓 CAMPUS DE ITAPETININGA Aplicando a 1ª Lei Turbina 𝑸 𝒎𝒆 𝒉𝒆 𝒗𝒆𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒆 𝒎𝒔 𝒉𝒔 𝒗𝒔𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒔 𝑾 Considerações Regime permanente 𝑚 𝑚 Não há troca de calor na turbina Energias cinética e potencial desprezadas Para o primeiro estágio ℎ ℎ ℎ ℎ Para o segundo estágio ℎ ℎ ℎ ℎ Portanto 𝑾𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂 𝑾𝒕𝟏 𝑾𝒕𝟐 𝒎𝟏 𝒉𝟏 𝒉𝟐 𝒎𝟑 𝒉𝟐 𝒉𝟑 Dividindo toda a expressão pela massa total ṁ1 temos o trabalho por unidade de massa 𝑊3456789 𝑚 𝑚 ℎ ℎ 𝑚 𝑚 ℎ ℎ 𝑚 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂 𝒉𝟏 𝒉𝟐 𝟏 𝒚 𝒉𝟐 𝒉𝟑 CAMPUS DE ITAPETININGA Aplicando a 1ª Lei Condensador 𝑸 𝒎𝒆 𝒉𝒆 𝒗𝒆𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒆 𝒎𝒔 𝒉𝒔 𝒗𝒔𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒔 𝑾 Considerações Regime permanente 𝑚 𝑚 Não há trabalho sendo realizado no condensador Energias cinética e potencial desprezadas ℎ ℎ ℎ ℎ Portanto 𝑸𝒄𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒎𝟑 𝒉𝟒 𝒉𝟑 Dividindo toda a expressão pela massa total ṁ1 temos o trabalho por unidade de massa 𝑄 𝑚 𝑚 ℎ ℎ 𝑚 𝒒𝒄𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒂𝒅𝒐𝒓 𝟏 𝒚 𝒉𝟒 𝒉𝟑 CAMPUS DE ITAPETININGA Aplicando a 1ª Lei Bombas 𝑸 𝒎𝒆 𝒉𝒆 𝒗𝒆𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒆 𝒎𝒔 𝒉𝒔 𝒗𝒔𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒔 𝑾 Considerações Regime permanente 𝑚 𝑚 Não há troca de calor nas bombas Energias cinética e potencial desprezadas Para a primeira bomba ℎ ℎ ℎ ℎ Para a segunda bomba ℎ ℎ ℎ ℎ Portanto 𝑾𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂𝒔 𝑾𝒃𝟏 𝑾𝒃𝟐 𝒎𝟑 𝒉𝟒 𝒉𝟓 𝒎𝟏 𝒉𝟔 𝒉𝟕 Dividindo toda a expressão pela massa total ṁ1 temos o trabalho por unidade de massa 𝑊6D69 𝑚 𝑚 ℎ ℎ 𝑚 𝑚 ℎ ℎ 𝑚 𝒘𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂𝒔 𝟏 𝒚 𝒉𝟒 𝒉𝟓 𝒉𝟔 𝒉𝟕 CAMPUS DE ITAPETININGA Aplicando a 1ª Lei Gerador de Vapor 𝑸 𝒎𝒆 𝒉𝒆 𝒗𝒆𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒆 𝒎𝒔 𝒉𝒔 𝒗𝒔𝟐 𝟐 𝒈 𝒛𝒔 𝑾 Considerações Regime permanente 𝑚 𝑚 Não há trabalho sendo realizado no gerador de vapor Energias cinética e potencial desprezadas ℎ ℎ ℎ ℎ Portanto 𝑸𝒈𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝒎𝟏 𝒉𝟏 𝒉𝟕 Dividindo toda a expressão pela massa total ṁ1 temos o trabalho por unidade de massa 𝑄J59KD5 K L9MD5 𝑚 𝑚 ℎ ℎ 𝑚 𝒒𝒈𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝒉𝟏 𝒉𝟕 CAMPUS DE ITAPETININGA Segunda Lei da Termodinâmica üConsiderando o ciclo termodinâmico de Rankine regenerativo a Segunda Lei pode ser escrita como 𝜼 𝑾𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂 𝑾𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂𝒔 𝑸𝒈𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝑬𝒇𝒊𝒄𝒊ê𝒏𝒄𝒊𝒂𝜼 𝒐𝒃𝒕é𝒎 𝒅𝒆 ú𝒕𝒊𝒍 𝒕𝒓𝒂𝒃𝒂𝒍𝒉𝒐 𝑾 𝒈𝒂𝒔𝒕𝒐 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒐𝒃𝒕𝒆𝒓 𝒄𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒅𝒂 𝒇𝒐𝒏𝒕𝒆 𝒒𝒖𝒆𝒏𝒕𝒆 𝑸𝑯 CAMPUS DE ITAPETININGA Considere um ciclo de potência a vapor com um aquecedor de água de alimentação O vapor entra na turbina a 8 MPa e 480oC e se expande até 07 MPa na qual parte do vapor é extraído e desviado para o aquecedor de água de alimentação que opera a 07 MPa O restante do vapor se expande através da turbina de segundo estágio até a pressão de 0008 MPa do condensador O líquido saturado sai do aquecedor de água de alimentação a 07 MPa A eficiência isoentrópica de cada estágio da turbina é de 85 e cada bomba opera isoentropicamente Exemplo 1 T s sv sl p1 8 MPa 1 4 b p3 8 kPa 3s 2 5 6 7 p2 07 MPa 2s 3 T1 480oC CAMPUS DE ITAPETININGA Se a potência líquida produzida pelo ciclo é de 100 MW determine a Qual o estado do fluido após a saída do primeiro estágio da turbina b Qual o título do vapor na saída do segundo estágio da turbina 3 c A eficiência térmica do ciclo d A vazão mássica do vapor kgh que entra no primeiro estágio da turbina e A taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho quando ele passa pelo gerador de vapor em MW f A taxa de transferência de calor que sai do vapor que condensa ao passar pelo condensador em MW Exemplo 1 T s sv sl p1 8 MPa 1 4 b p3 8 kPa 3s 2 5 6 7 p2 07 MPa 2s 3 T1 480oC CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Fluxos de massa Processo 12 1 100 Processo 23 1y Processo 34 1y Processo 45 1y Processo 67 1 100 Processo 71 1 100 p1 8 MPa T1 480oC p3 8 kPa Líquido saturado a 07 MPa Líquido saturado a 8 kPa 1 2 3 4 5 6 7 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do gerador de vapor ou entrada da turbina 1 p1 8 MPa T1 480oC Vapor superaquecido Pela Tabela obtemos as propriedades desejadas para realizar interpolações valores de T 450oC e T 500oC CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Realizando as interpolações teremos 𝐼𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎çã𝑜 𝑇 𝑇 ℎ ℎ 𝑇K 𝑇 ℎK ℎ 500 450 339949 327333 480 450 ℎ 327333 𝒉𝒅 𝟑𝟑𝟒𝟗 𝟎𝟑 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝐼𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎çã𝑜 𝑇 𝑇 𝑠 𝑠 𝑇K 𝑇 𝑠K 𝑠 500 450 67266 65579 480 450 𝑠K 65579 𝒔𝒅 𝟔 𝟔𝟓𝟗𝟏 𝒌𝑱𝒌𝒈𝑲 Então h1 334903 kJkg e s1 66591 kJkgK CAMPUS DE ITAPETININGA Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do primeiro estágio da turbina 2s p2 700 kPa s2s s1 66591 kJkgK Mistura saturada Pela Tabela obtemos as seguintes informações sl 19918 kJkgK sv 67071 kJkgK Portanto sl s2s sv logo temos uma mistura saturada Exemplo 1 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Ainda para a saída do primeiro estágio da turbina 2s podemos determinar o título 𝜒 𝑠 𝑠N 𝑠L 𝑠N 66591 19918 67071 19918 𝝌𝟐𝒔 𝟎 𝟗𝟖𝟗𝟖 𝒐𝒖 𝟗𝟖 𝟗𝟖 Agora podemos determinar a entalpia para o estado 2s ℎO0 ℎP 𝜒 ℎPQ ℎO0 69700 09898206575 𝒉𝟐𝒔 𝟐𝟕𝟒𝟏 𝟔𝟖 𝒌𝑱𝒌𝒈 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Agora podemos determinar o o estado 2 utilizando o conceito de rendimento isoentrópico da turbina 𝜂R ℎS ℎO ℎS ℎO0 𝜂R ℎS ℎO0 ℎS ℎO ℎO ℎS 𝜂R ℎS ℎO0 ℎO 334903 085 334903 274168 𝒉𝟐 𝟐𝟖𝟑𝟐 𝟕𝟖 𝒌𝑱𝒌𝒈 CAMPUS DE ITAPETININGA Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do primeiro estágio da turbina 2 p2 700 kPa s2 h2 283278 kJkg Vapor superaquecido Pela Tabela obtemos as seguintes informações hv 276275 kJkg Portanto hv h2 logo temos vapor superaquecido Exemplo 1 Resposta a Vapor superaquecido CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do primeiro estágio da turbina 2 p2 700 kPa h2 283278 kJkg Vapor superaquecido Vamos usar uma tabela de vapor eletrônica Site Spirax Sarco Então T2 19724oC s2 68034 kJkgK httpswwwspiraxsarcocomresourcesanddesigntoolssteamtablessuperheatedsteamregion CAMPUS DE ITAPETININGA Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do segundo estágio da turbina ou entrada do condensador 3s p3 8 kPa s3s s2 68034 kJkgK Mistura saturada Pela Tabela obtemos as seguintes informações sl 05925 kJkgK sv 82273 kJkgK Portanto sl s3s sv logo temos uma mistura saturada Exemplo 1 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Ainda para a saída do segundo estágio da turbina 3s podemos determinar o título 𝜒 𝑠 𝑠N 𝑠L 𝑠N 68034 05925 82273 05925 𝝌𝟑𝒔 𝟎 𝟖𝟏𝟑𝟓 𝒐𝒖 𝟖𝟏 𝟑𝟓 Agora podemos determinar a entalpia para o estado 3s ℎT0 ℎP 𝜒 ℎPQ ℎT0 17384 08135240237 𝒉𝟑𝒔 𝟐𝟏𝟐𝟖 𝟏𝟕 𝒌𝑱𝒌𝒈 CAMPUS DE ITAPETININGA Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Agora podemos determinar o o estado 3 utilizando o conceito de rendimento isoentrópico da turbina 𝜂R ℎO ℎT ℎO ℎT0 𝜂R ℎO ℎT0 ℎO ℎT ℎT ℎO 𝜂R ℎO ℎT0 ℎT 283278 085 283278 212817 𝒉𝟑 𝟐𝟐𝟑𝟑 𝟖𝟔 𝒌𝑱𝒌𝒈 Exemplo 1 CAMPUS DE ITAPETININGA Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do segundo estágio da turbina 3 p3 8 kPa h3 223386 kJkg Mistura saturada Pela Tabela obtemos as seguintes informações hl 17384 kJkg hv 257621 kJkg Portanto hl h3 sv logo temos uma mistura saturada Exemplo 1 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Ainda para a saída do segundo estágio da turbina 3 agora podemos determinar o título 𝜒 ℎ ℎN ℎL ℎN 223386 17384 257621 17384 𝝌𝟑 𝟎 𝟖𝟓𝟕𝟓 𝒐𝒖 𝟖𝟓 𝟕𝟓 Resposta b 8575 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do condensador ou entrada da bomba 4 p4 8 kPa 𝜒4 0 Sabendo que s4 sl pela Tabela obtemos s4 sl 05925 kJkgK Sendo assim a entalpia será h4 hl 17384 kJkg CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída da bomba 1 5 p5 07 MPa s5 s4 05925 kJkgK Líquido comprimido Pela Tabela temos sl 19918 kJkgK Portanto s5 sl Logo temos líquido comprimido subresfriado CAMPUS DE ITAPETININGA Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Para determinar as propriedades do estado 5 vamos usar uma tabela de vapor eletrônica Site Spirax Sarco Para líquido comprimido a 07 MPa e s5 05925 kJkgK temos h5 17409 kJkg Exemplo 1 httpswwwspiraxsarcocomresourcesanddesigntoolssteamtablessubsaturatedwaterregionarticletop CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída do aquecedor ou entrada da bomba 2 6 p6 07 MPa 𝜒6 0 Sabendo que s6 sl a 07 MPa pela Tabela obtemos s6 sl 19918 kJkgK Sendo assim a entalpia será h6 hl 69700 kJkg CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Na saída da bomba 2 ou entrada do gerador de vapor 7 p7 8 MPa s7 s6 19918 kJkgK Líquido comprimido Pela Tabela temos sl 32081 kJkgK Portanto s7 sl Logo temos líquido comprimido subresfriado CAMPUS DE ITAPETININGA Determinando os estados termodinâmicos em cada ponto Para determinar as propriedades do estado 7 vamos usar uma tabela de vapor eletrônica Site Spirax Sarco Para líquido comprimido a 8 MPa e s7 19918 kJkgK temos h7 70463 kJkg Exemplo 1 httpswwwspiraxsarcocomresourcesanddesigntoolssteamtablessubsaturatedwaterregionarticletop CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 W 0 Saindo do sistema Vamos aos cálculos dos calores e trabalhos Começando pelo primeiro estágio da turbina ou seja Processo 12 𝑊RUVWXYZS 𝑚S ℎS ℎO 𝑤RUVWXYZS 𝑊RUVWXYZS 𝑚S ℎS ℎO 𝑤RUVWXYZS ℎS ℎO 𝒉𝟏 𝟑𝟑𝟒𝟗 𝟎𝟑 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟐 𝟐𝟖𝟑𝟐 𝟕𝟖 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝑤RUVWXYZS 334903 283278 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂𝟏 𝟓𝟏𝟔 𝟐𝟓 𝒌𝑱𝒌𝒈 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 Agora para o segundo estágio da turbina ou seja Processo 23 𝑊ABCDEF 𝑚G ℎF ℎG 𝑤ABCDEF 𝑊ABCDEF 𝑚H 𝑚G 𝑚H ℎF ℎG 𝑤ABCDEF 1 𝑦 ℎF ℎG Precisamos determinar o valor de y Assim 𝑦 ℎI ℎJ ℎF ℎJ 𝑦 ℎI ℎJ ℎF ℎJ 697 17409 283278 17409 𝒚 𝟎 𝟏𝟗𝟔𝟕 𝒉𝟐 𝟐𝟖𝟑𝟐 𝟕𝟖 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟓 𝟏𝟕𝟒 𝟎𝟗 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟔 𝟔𝟗𝟕 𝟎𝟎 𝒌𝑱𝒌𝒈 CAMPUS DE ITAPETININGA Exemplo 1 W 0 Saindo do sistema Agora conhecendo o valor de y podemos calcular o trabalho do segundo estágio da turbina Processo 23 𝑤RUVWXYZO 1 𝑦 ℎO ℎT 𝒉𝟐 𝟐𝟖𝟑𝟐 𝟕𝟖 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟑 𝟐𝟐𝟑𝟑 𝟖𝟔 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝑤3456789 1 01967 283278 223386 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂𝟐 𝟒𝟖𝟏 𝟏𝟏 𝒌𝑱𝒌𝒈 CAMPUS DE ITAPETININGA Agora para o condensador ou seja Processo 34 𝑄YaY0ZaV 𝑚T ℎb ℎT 𝑞KLDMNDOEMLA 𝑄KLDMNDOEMLA 𝑚H 𝑚 𝑚 ℎP ℎG 𝑞YaY0ZaV 1 𝑦 ℎb ℎT 𝒉𝟑 𝟐𝟐𝟑𝟑 𝟖𝟔 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟒 𝟏𝟕𝟑 𝟖𝟒 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝑞OD8K89KD5 1 01967 17384 223386 𝒒𝒄𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒂𝒅𝒐𝒓 𝟏𝟔𝟓𝟒 𝟖𝟏 𝒌𝑱𝒌𝒈 Exemplo 1 Q 0 Saindo do sistema CAMPUS DE ITAPETININGA Agora para a bomba 1 ou seja Processo 45 𝑊WcWZ S 𝑚T ℎb ℎd 𝑤WcWZ S 𝑊WcWZ S 𝑚S 𝑚T 𝑚S ℎb ℎd 𝑤WcWZ S 1 𝑦 ℎb ℎd 𝒉𝟒 𝟏𝟕𝟑 𝟖𝟒 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟓 𝟏𝟕𝟒 𝟎𝟗 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝑤6D69 1 01967 17384 17409 𝒘𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟏 𝟎 𝟐𝟎𝟏 𝒌𝑱𝒌𝒈 Exemplo 1 W 0 Entrando no sistema CAMPUS DE ITAPETININGA Agora para a bomba 2 ou seja Processo 67 𝑊WcWZ O 𝑚S ℎe ℎf 𝑤WcWZ O 𝑊WcWZ O 𝑚S 𝑚S 𝑚S ℎe ℎf 𝑤WcWZ O ℎe ℎf 𝒉𝟔 𝟔𝟗𝟕 𝟎𝟎 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟕 𝟕𝟎𝟒 𝟔𝟑 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝑤WcWZ O 69700 70463 𝒘𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟐 𝟕 𝟔𝟑 𝒌𝑱𝒌𝒈 Exemplo 1 W 0 Entrando no sistema CAMPUS DE ITAPETININGA Por fim vamos para o gerador de vapor ou seja Processo 71 𝑄QNAEMLA MN RESLA 𝑚H ℎH ℎT 𝑞7 89 𝑄7 89 𝑚 𝑚 𝑚 ℎ ℎ 𝑞QNAEMLA MN RESLA ℎH ℎT 𝒉𝟕 𝟕𝟎𝟒 𝟔𝟑 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒉𝟏 𝟑𝟑𝟒𝟗 𝟎𝟑 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝑞QNAEMLA MN RESLA 334903 70463 𝒒𝒈𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝟐𝟔𝟒𝟒 𝟒𝟎 𝒌𝑱𝒌𝒈 Exemplo 1 Q 0 Entrando no sistema CAMPUS DE ITAPETININGA Resumindo temos 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂𝟏 𝟓𝟏𝟔 𝟐𝟓 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂𝟐 𝟒𝟖𝟏 𝟏𝟏 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒒𝒄𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒂𝒅𝒐𝒓 𝟏𝟔𝟓𝟒 𝟖𝟏 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒘𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟏 𝟎 𝟐𝟎𝟏 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒘𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟐 𝟕 𝟔𝟑 𝒌𝑱𝒌𝒈 𝒒𝒈𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝟐𝟔𝟒𝟒 𝟒𝟎 𝒌𝑱𝒌𝒈 Então podemos calcular o rendimento 𝜂 𝑤3456789 𝑤3456789 𝑤669 𝑤669 𝑞9A759 𝜂 51625 48111 0201 763 264440 𝜼 𝟎 𝟑𝟕𝟒𝟐 𝐨𝐮 𝟑𝟕 𝟒𝟐 Exemplo 1 Resposta c 3742 CAMPUS DE ITAPETININGA Sabemos que a potência líquida do ciclo deve ser de 100 MW A potência líquida do ciclo é 𝑊NíQ47K9 𝑊3 𝑊3 𝑊6 𝑊6 𝑊NíQ47K9 𝑤3 𝑤3 𝑤6 𝑤6 𝑚 Então 𝑊PíjUXaZ 𝑤RS 𝑤RO 𝑤WS 𝑤WO 𝑚S 𝑚S 𝑊PíjUXaZ 𝑤RS 𝑤RO 𝑤WS 𝑤WO 𝑚 100 𝑀𝑊 51625 48111 0201 763 𝒎 𝟑𝟔𝟑 𝟖𝟏 𝒙 𝟏𝟎𝟑 𝒌𝒈 𝒉 𝒕 𝒉 Exemplo 1 Resposta d 36381x103 kgh CAMPUS DE ITAPETININGA Agora podemos calcular a taxa de calor trocado com o fluido de trabalho no gerador de vapor Temos 𝑄kVZaV a QZlV 𝑚S 𝑞kVZaV a QZlV 36381𝑥10T 𝑘𝑔ℎ 264440 𝑘𝐽𝑘𝑔 𝑸𝒈𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 𝟗 𝟔𝟐𝟏 𝒙 𝟏𝟎𝟖 𝒌𝑱𝒉 𝟐𝟔𝟕 𝟐𝟒 𝑴𝑱𝒔 𝟐𝟔𝟕 𝟐𝟒 𝑴𝑾 Exemplo 1 Resposta e 26724 MW CAMPUS DE ITAPETININGA Para o condensador temos 𝑄YaY0ZaV 𝑚XP 𝑞YaY0ZaV 36381𝑥10T 𝑘𝑔ℎ 165481 𝑘𝐽𝑘𝑔 𝑸𝒄𝒐𝒏𝒅𝒆𝒏𝒔𝒂𝒅𝒐𝒓 𝟔 𝟎𝟐 𝒙 𝟏𝟎𝟖 𝒌𝑱𝒉 𝟏𝟔𝟕 𝟐𝟐 𝑴𝑱𝒔 𝟏𝟔𝟕 𝟐𝟐 𝑴𝑾 Exemplo 1 Resposta d 16722 MW CAMPUS DE ITAPETININGA Referências üFELIPPO FILHO G Máquinas térmicas estáticas e dinâmicas fundamentos de termodinâmica características operacionais e aplicações São Paulo Érica 2014 200 p üMORAN M J et al Princípios de termodinâmica para engenharia 7 ed Rio de Janeiro LTC 2017 819 p üVAN WYLEN G J SONNTAG R BORGNAKKE C Fundamentos da termodinâmica clássica São Paulo Blucher 1995 589 p CAMPUS DE ITAPETININGA Até a próxima aula Nos vemos em breve Professor Rafael dos Santos rafasantos01ifspedubr