Lista de Exercícios Resolvidos Termodinâmica II - Compressores, Turbinas e Regeneradores

EXERCÍCIOS 10 Questão 1 Num sistema há passagem de um gás ideal por dois compressores em série veja a figura 1 com um sistema de resfriamento intermediário Cooler que mantém a mesma temperatura de entrada nos compressores Considerandose o ponto 1 a 27ºC e 100 kPa e a relação entre as pressões de compressão igual a 12 com 10 e 7 de irreversibilidades nos compressores 1 e 2 respectivamente determine o trabalho e calor transferido por unidade de massa no sistema Adote R 2451 kJkgK e cp 11547 kJkgK Questão 2 Uma prática usual para operação de uma turbina a vapor de água para produção de potência com carga parcial é reduzir a pressão de entrada na turbina veja figura 2 A linha de vapor está a 36 MPa e 520ºC e a saída da turbina está a 10 kPa com 6 de umidade Assumindo que a expansão interna na turbina tenha 8 de irreversibilidade determine o trabalho específico da turbina para carga total de trabalho e a pressão de vapor da entrada na turbina para operar em 80 de sua capacidade total Figura 1 Figura 2 Linha de Vapor válvula turbina Termodinâmica II EXERCÍCIOS 8 Prof Fausto Mori Viana Questão 1 Um compressor de ar e um trocador de calor regenerativo em um sistema de turbina a gás operando em regime permanente Ar flui do compressor através do regenerador e outra corrente de ar passa pelo regenerador em contracorrente Os dados operacionais do sistema encontramse na figura Efeitos de dispersão térmica de energia cinética e potencial são desprezíveis e podem ser ignorados assim como adotar as propriedades do ar constantes a 300 K A potência de operação do compressor é 6700 kW Determine a vazão mássica de ar que entra no compressor em kgs a temperatura do ar que sai do regenerador na saída 5 em K e o percentual de irreversibilidade do compressor T 300k P 100 KPa Ni 0 90 N2 093 Para gás ideal 1 12 eae ep In ER Int Para um processo isentrópico esX plnER In as Pl 0 11 547 Ints24S In 2 InIS GSIl 24 as 300 elistaInfel Sosk η₁ Wrsm Wrrm Wrsm 1η₁ Wrsm 1η₁ h₁ h₂s cpη₁ T₁ T₂s 11547 09 300 508 267356 kJkg De maneira análoga para o compressor 2 assumindo P₂s P₃ e T₃ T₁ dS d₃ cplnT₄sT₃ RlnP₄sP₃ 0 11547lnT₄s300 2451ln12 T₄s 508 K W₂m 1η₂ cpT₄s T₃ 1093 11547 300 508 258732 kJkg Por fim para o condensador η₁ T₁ T₂s T₂ T₁ T₂s T₁ η₁ 300 508 300 09 531 K Qm h₃ h₂ cpT₃ T₂ 11547 300 531 266736 kJkg superaquecido hp hf sabemos que he ha paraa válvula precisamos interpolar 2 Tabela A4 Moran P 36 bas 5202 T 500 hi 3495 28kJkg P3 10kPa Plban h1511g 30 3456 5 X3 0 86 36 1 T548 h3 3445 3 Plban h1511g h 3449 E8 Klky P 36bar 30 3546 6 36 T0 hkg 3536 9 500 3449 78 h 3540 E8KJkg 328 5yg 3548 78 he 3495 28kJkg agora para calcular ha hg 191 83 Kolkg hs hg X3 hghg hg 2584 7 kJkg h3 191 83 0 06 2584 7 191 83 hs 333 48 Kilkg balanço de energia na turbina dEvcdt dEvcdt Ẇvcm mmh₂ h₃ Ẇvcm h₂ h₃ 349528 33540 315988 kJkg trabalho específico entretanto assumindo que tenha 8 de irreversibilidade na turbina precisamos desconsiderar do trabalho total Wm 315988 irreversibilidade 315988 008315988 Wtotalm 290709 kJkg para 80 da capacidade W80m 290709 x 08 232567 kJkg h₂ 232567 33540 h₂ 266107 kJkg assim para tabela de vapor P₂ 070 bar 70 kPa sendo regime permanente agora balanço energia para o compressor pelo balanco de massa wemhhl mismm 0 wve mlhha m1 mi2 considerando a como gas deal pela tabela A2 al dessa maneira I moven he 300 19 125kg avazãomarri h2 628 87 KJg no compresso assim é de me 20 43kgls mit62802043 Ka b balanço de energia no regenerador machhsmh Ts 640 K Ėvc 05801 kwk