Análise de Sistemas de Potência a Vapor e Ciclo de Rankine

1 Professora Márcia Regina Osaki SISTEMAS DE POTÊNCIA A VAPOR Márcia Regina Osaki 2 MODELAGEM DE SISTEMAS DE POTÊNCIA A VAPOR Sistema idealizado Geralmente a água é o fluido de trabalho Importante conversão de energia de calor para trabalho Márcia Regina Osaki 3 COMPONENTES DE UMA INSTALAÇÃO DE POTÊNCIA A VAPOR SIMPLES Márcia Regina Osaki 4 SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR CICLO DE RANKINE Márcia Regina Osaki 5 SISTEMA DE POTÊNCIA A VAPOR CICLO DE RANKINE HIPÓTESES Princípios de conservação da massa e de energia Variações de energia cinética e potencial desprezíveis Cada componente está em regime permanente Márcia Regina Osaki 6 HIPÓTESES Balanço de massa Balanço de energia Márcia Regina Osaki 7 ANÁLISE DO VOLUME DE CONTROLE POR COMPONENTE Balanço de energia produz trabalho TURBINA O vapor da caldeira 1 tendo pressão e temperatura elevadas se expande através da turbina para produção de trabalho e então é descarregado no condensador 2 Márcia Regina Osaki 8 ANÁLISE DO VOLUME DE CONTROLE POR COMPONENTE CONDENSADOR Balanço de energia rejeita calor Há transferência de calor do vapor para a água de resfriamento escoando em uma corrente separada O vapor é condensado e a temperatura da água de resfriamento aumenta Márcia Regina Osaki 9 ANÁLISE DO VOLUME DE CONTROLE POR COMPONENTE Balanço de energia recebe trabalho BOMBA O líquido condensado que deixa o condensador em 3 é bombeado do condensador para dentro da caldeira a uma pressão mais elevada Márcia Regina Osaki 10 ANÁLISE DO VOLUME DE CONTROLE POR COMPONENTE Balanço de energia recebe calor CALDEIRA O fluido de trabalho água de alimentação deixa a bomba em 4 e é aquecido até a saturação e evaporado na caldeira Márcia Regina Osaki 11 EFICIÊNCIA TÉRMICA Márcia Regina Osaki 12 EFICIÊNCIA TÉRMICA DO CICLO DE POTÊNCIA Márcia Regina Osaki 13 EXEMPLO EFICIÊNCIA TÉRMICA Vapor dágua é o fluido de trabalho em um ciclo de Rankine ideal Vapor saturado entra na turbina a 80 bar sofre uma expansão isentrópica na turbina e líquido saturado deixa o condensador a uma pressão de 008 bar A potência líquida desenvolvida pelo ciclo é de 100 MW a Esboce o ciclo em coordenadas Ts b Determine a eficiência térmica c A vazão mássica do vapor d água em kgh Márcia Regina Osaki 14 EXEMPLO RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 15 EXEMPLO EFICIÊNCIA TÉRMICA Márcia Regina Osaki 16 EXEMPLO EFICIÊNCIA TÉRMICA Márcia Regina Osaki 17 EXEMPLO RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 18 EXEMPLO RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 19 EXEMPLO RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 20 EXEMPLO RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 21 EXEMPLO RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 22 EXEMPLO RESOLUÇÃO Márcia Regina Osaki 23 EXEMPLO RESOLUÇÃO 24 EXEMPLO Água é o fluido de trabalho em um ciclo de Rankine ideal A pressão do condensador é de 006 bar e o vapor saturado entra na turbina a 100 bar a Esboce o ciclo em coordenadas Ts b Determine a eficiência térmica Márcia Regina Osaki 25 Bibliografia Utilizada Moran and Shapiro Fundamentos da Termodinâmica para Engenharia Yunus A Çengel and Michael A Boles Termodinâmica Van Wylen Sonntag and Borgnakke Fundamentos da Termodinâmica Anotações de aula do Professor Antonio Moreira dos Santos