Lista - Ciclo Combinado - 2023-1

Ciclo combinado Brayton-Rankine EM460 Suponha a seguinte planta de gera¸c˜ao de potˆencia utilizando o ciclo com- binado Brayton-Rankine: Nesta planta s´o s˜ao conhecidos os parˆametros do ciclo Brayton: o ar entra no compressor a 100 kPa e 25 oC. A raz˜ao de press˜ao ´e 14 e a taxa de adi¸c˜ao de calor ´e de 60 MW, fazendo com que a temperatura na entrada da turbina seja de 1250 oC. Ap´os passar pela caldeira de recupera¸c˜ao, os gases saem a 1 200 oC. O ciclo Rankine consegue operar at´e 20 MPa de press˜ao na entrada da turbina, no entanto, para selecionar corretamente a press˜ao de opera¸c˜ao da turbina, ´e preciso verificar se a troca de calor na caldeira de recupera¸c˜ao ´e poss´ıvel, por exemplo: Outro fator limitante ´e o t´ıtulo na sa´ıda da turbina a vapor, que n˜ao pode ser abaixo de 0,9. O trabalho consiste em responder as seguintes perguntas: 1. Qual a vaz˜ao de ar na turbina a g´as? 2. Quais os n´ıveis de press˜ao e a vaz˜ao de vapor na turbina do ciclo Ran- kine, respeitando o pinch point? (pinch point: ver o ponto de maior proximidade das linhas na figura anterior) 3. Qual a eficiˆencia do ciclo combinado? 4. O que acontece se a raz˜ao de press˜ao cair para 10 no ciclo Brayton? Ainda ser´a poss´ıvel fornecer calor no ciclo Rankine? Ser´a poss´ıvel recu- perar mais calor? Caso seja, proponha uma nova configura¸c˜ao e calcule a eficiˆencia deste novo ponto de opera¸c˜ao do ciclo. 5. Fa¸cam o balan¸co de exergia na caldeira em cada uma das trˆes situa¸c˜oes anteriores (raz˜ao de press˜ao 14 no Brayton, rp de 10 sem modifica¸c˜oes e rp de 10 com modifica¸c˜oes), mostrando em um gr´afico de pizza: o 2 que foi recuperado para o vapor, o que foi perdido na chamin´e e o que foi destru´ıdo na trsferˆencia de calor. Outras instru¸c˜oes: • Utilizem o software que acharem necess´ario; • Considerem calor espec´ıfico constante no ciclo Brayton; • Trios; • Prazo: 15/09; • Entrega pelo Moodle; 3