Prova Termodinamica Ciclo Rankine e Turbina a Gas - Avaliacao EM460A

EM460A Primeira avaliacao 1 5pts Um ciclo Rankine operando com vapor de agua opera entre os nıveis de pressao de 6 MPa e 10 kPa e utiliza regeneracao aberta Para efetuar a regeneracao uma fracao de vapor e extraıda da turbina a 1 MPa Considerando que a turbina opera de maneira isoentropica e a temperatura maxima no ciclo e de 600 oC determine a 1pts Mostre o diagrama Ts do ciclo nao precisa ser em escala b 2pts A fracao de vapor removida para realizar a regeneracao considerando que na saıda do rege nerador o lıquido esta saturado Se necessario aproxime o volume especıfico da agua lıquida para 0001 m3kg c 1pts A vazao massica necessaria para que a turbina produza 5 MW de potˆencia d 1pts Calcule a destruicao de exergia no regenerador Considere T0 27oC 2 5pts Uma turbina a gas e composta por um compressor com razao de pressao de 141 e um primeiro estagio de turbina cujo objetivo e fornecer potˆencia ao compressor Uma segunda turbina livre apos o primeiro estagio e responsavel por fornecer potˆencia um gerador Considerando que o ar entra no compressor a 300 K e 95 kPa uma eficiˆencia isoentropica de 85 no compressor e 90 na turbina determine a 112pts A vazao massica de ar considerando que a adicao de calor no ciclo e de 100 MW e a temperatura maxima de 1800 K b 112pts A razao de pressao no primeiro estagio da turbina c 1pts A potˆencia produzida na turbina livre d 12pts A eficiˆencia do ciclo e 12pts Calcule a exergia de fluxo na saıda da turbina livre Considere as propriedades na entrada do compressor como estado morto Considere o ar com cp 1 04kJkg K e k 1 4 constantes Considere que R 0 287kJkg K Formulario e tabelas no verso Tabela 1 Propriedades da agua saturada Pbar ToC uf kJkg ug kJkg hf kJkg hg kJkg sf kJkg K sg kJkg K 008 4151 17387 24322 17388 25770 05926 82287 010 4581 19182 24379 19183 25847 06493 81502 020 6006 25138 24567 25140 26097 08320 79085 100 1799 76168 25836 76281 27781 21387 65863 200 2124 90644 26003 90879 27995 24474 63409 300 2339 10048 26041 10084 28042 26457 61869 400 2504 10823 26023 10873 28014 27964 60701 500 2640 11478 25971 11542 27943 29202 59734 600 2756 12054 25897 12134 27843 30267 58892 Tabela 2 Propriedades do vapor a 1 MPa TºC u kJkg h kJkg s kJkg K 200 26219 28279 66940 240 26929 29204 68817 280 27602 30082 70465 320 28261 30939 71962 360 28916 31789 73349 400 29573 32639 74651 440 30236 33493 75883 500 31244 34785 77622 Tabela 3 Propriedades do vapor a 6 MPa TºC u kJkg h kJkg s kJkg K 280 26052 28042 59252 320 27200 29526 61846 360 28112 30711 63782 400 28929 31772 65408 440 29700 32773 66853 500 30822 34222 68803 540 31561 35170 69999 600 32669 36584 71677 Tabela 4 Formulário Balanço de massa dmdt Σin m Σout m Balanço de energia dEdt Q W Σin m h gz Vel22 Σout m h gz Vel22 Lei dos gases ideais Pv RT Definição de entalpia h u Pv Balanço de entropia dSdt δQT Σin ms Σout ms σ Processo isoentrópico P e T TfTi PfPik1k Processo isoentrópico V e T TfTi VfVi1k Variação de entropia P e T Δs cp lnTfTi R lnPfPi Variação de entropia V e T Δs cv lnTfTi R lnVfVi Balanço de exergoia dBdt 1 T0T Q W P0 dVdt Σin mbf Σout mbf Ĩ Exergia específica b u u0 Vel22 gz P0 v v0 T0 s s0 Exergia de fluxo bf h h0 Vel22 gz T0 s s0 Taxa de destruição de exergia Ĩ T0 σ