Lista de Exercícios Resolvidos - Ciclos Combinados Gás Vapor e Rankine

EXERCÍCIOS 9 ATIVIDADE M2 Questão 1 Uma usina de potência com sistema combinado de ciclos gásvapor figura 1 tem uma potência líquida desenvolvida pela turbina a gás de 147 MW A razão de pressão do ciclo da turbina a gás é 13 o ar entra no compressor a 300 K e na turbina à 1580 K Os gases de combustão que saem da turbina a 900 K e são usados para aquecer o vapor a 10 MPa até 520ºC em um trocador de calor e saem do mesmo à 400 K Um aquecedor de água de alimentação aberto incorporado ao ciclo de vapor opera a uma pressão de 18 MPa A pressão no condensador é de 75 kPa Considerandose 85 e 80 as eficiências isentrópicas da turbina e da bomba no ciclo a vapor respectivamente determine a A razão entre as vazões em massa entre os ciclos de vapor e de gás b As temperaturas nos estados 6 10 e 12 c O calor por unidade de massa perdido pelo ciclo d A eficiência térmica do ciclo combinado Questão 2 A Figura 2 mostra um sistema com ciclo combinado formado por uma turbina a gás na parte superior da figura e um ciclo Rankine localizado na parte inferior da mesma Dados da operação em regime permanente estão indicados na figura Devido às irreversibilidades internas a saída de eletricidade do gerador é 95 da potência de entrada do eixo A relação de pressão na compressão é de 81 O regenerador préaquece o ar que entra no combustor No evaporador o gás quente de escape vindo do regenerador evapora o fluido de trabalho do ciclo localizado na parte inferior da figura Para água como fluido de trabalho no ciclo Rankine operando entre os limites de 08 MPa e 10 kPa com uma vazão em massa de 19 da vazão em massa de gás determine a potência útil do ciclo Rankine a taxa de calor perdido pelo sistema e a sua eficiência térmica 2 Questão pág 01 T1 300 K P1 100 KPa h1 30019 kJkg p r1 1386 p r2 pr2 pr1 8 1386 11088 h2 54435 kJkg T4 1200 K h4 127779 kJkg pr4 238 pr5 238 8 2975 h5 71975 kJkg hreg hx h2 h5 h2 hx hreg h5 h2 h2 hx 080 71975 54435 54435 68467 kJkg 2 Questão continuação Ciclo gás h1 30019 KJKg h2 54435 KJKg h4 127779 KJKg h5 71975 KJKg hx 68467 KJKg ciclo vapor p8 8 p1 8 x 100 800 KPa h8 26658 KJKg p9 10 KPa hg5 T7 410 K p7 p1 h7 2751 KJKg Questão 1 Análise Ciclo gás TA 300 K Tabela A17 C g mysql 7o pd ipoo h1 30019 KJKg Pr1 1386 Pr2 P3P1 43 1386 18018 h2 7762 KJKg T3 1580 K h3 173317 KJKg p13 750 Pr4 P4P3 p13 113 750 5769 h4 76729 KJKg T5 400 K h5 40098 KJKg Análise Ciclo Vapor p9 75 Kpa hl 16875 KJKg vl vf 0001008 m3Kg wba vl p1 p9 hl 0001008 800 75 073 08 091 KJKg h11 hl w 16875 091 16966 KJKg h12 hf 08 MPa 72087 KJKg v12 vf 08 MPa 000101 m3Kg w b2 v12 p6 p12 08 000101 10000 1800 92908 1161 KJKg h6 h12 wprint 72087 1161 73248 KJKg P7 10 MPa T7 520 C h7 343306 KJKg S7 65995 KJKg K P10 08 MPa S10S S7 x10s s10s sf sf8 65995 20457 416160 09865 h10S 72087 09865 20475 27407 KJKg UT h7 h10 h7 h10S h10 h7 hT h7 h10S 343306 085 343306 27407 28445 KJKg P875 KPa s8s7 x8s s8sfsf8 659950576376738 07849 hs hf x8hfg 16875 0784924053 20567 kJkg ηT h7 h8 h7 h8s h8 h7 ηT h7 h8s h8 343306 085 343306 20567 h8 22632 kJkg Σásmenthant Σmiséihsai msv h7 h6 merv h4 hs mav mv h7 h6h4 hs 343306 73248 76729 40098 7372 kg av kg vapor b T6 1714 C T10 2023 C T12 1704 C d mav 147103 KW 60927 24127 kgs Qout mav h3h2 24127 173312 77612 230876 x 103 KW h2 147103 230876 x 103 0637 637 c m11 mo h0 m12 h12 γh10 1γ h0 h12 γ h12 h11 h10 h11 72087 16966 28445 16966 02061 wT ηT h7 h10 1 γh10 h0 085 343306 28445 1 02061 28445 22632 8925 kJkg Wciclovapor WT 1 γ WP1 W32 8925 1 02061 091 1461 8802 kJkg Wciclayés WT WC h3 h4 h2 h1 173317 76729 77612 30019 48987 kJkg Wciclo Wciclayés 17372 Wciclovapor 48987 1 7372 8802 60927 kJkg