Lista de Exercícios Resolvidos - Ciclo Rankine - Termodinâmica - Fatec Itaquera

FATEC ITAQUERA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REGRIGERAÇÃO VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO DISCIPLINA DE MÁQUINAS TÉRMICAS PROFESSOR Me FABIO TOFOLI LISTA DE EXERCÍCIOS CICLO RANKINE 1 Utilizase vapor como fluido de trabalho em um ciclo ideal de Rankine O vapor saturado entra na turbina a 80 MPa e o líquido saturado sai do condensador a uma pressão de 0008 MPa A potência líquida de saída do ciclo é de 100 MW Determine para o ciclo a a eficiência térmica b a taxa de transferência de calor na caldeira sendo a vazão mássica de vapor igual a 377 x 105 kgh em MW Resp 371 270 MW 2 Considere uma usina de potência a vapor de água que opera segundo o ciclo de Rankine simples ideal O vapor entra na turbina a 3 MPa e 350 C e e condensado no condensador a pressão de 75 kPa Determine a eficiência térmica desse ciclo Resp 26 3 Um ciclo Rankine ideal opera entre os quatro estados indicados na figura abaixo Analise o ciclo e determine a potência da turbina e da bomba a taxa de calor na caldeira e na turbina e a eficiência do ciclo A vazão mássica do vapor e de 25 kgs Considerase um ciclo ideal se todos os componentes funcionem sem nenhuma perda ou seja nenhuma perda na turbina na bomba e nos tubos de conexão Resp 32400 kW 1495 kW 52800 kJs 85000 kJs 38 4 Num ciclo Rankine o vapor dágua deixa a caldeira e entra na turbina a 4 MPa e 400 C A pressão no condensador é igual a 10 kPa Determine o rendimento do ciclo Resp 353 5 Uma central de potência a vapor opera num ciclo de Rankine O vapor é descarregado da caldeira como vapor saturado a 3 MPa e o condensador opera a 10 kPa Determine o trabalho e a transferência de calor de cada componente do ciclo ideal e a eficiência do ciclo Resp 2609 kJkg caldeira 8458 kJkg turbina 17665 kJkg condensador 302kJkg bomba FATEC ITAQUERA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REGRIGERAÇÃO VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO DISCIPLINA DE MÁQUINAS TÉRMICAS PROFESSOR Me FABIO TOFOLI LISTA DE EXERCÍCIOS CICLO RANKINE 6 Um ciclo de potência ideal de Rankine e exibido na figura abaixo O vapor deixa o gerador de vapor a 4 MPa e 500 C com uma vazão mássica de 8 kgs O vapor deixa a turbina a 40 kPa Faca o esboco do ciclo no diagrama Ts e calcule a A potência de saída da turbina b A taxa de perda de calor no condensador c A potência requerida pela bomba d A transferência de calor na caldeira e A eficiência do ciclo 7 O ciclo de potência Rankine ideal com reaquecimento e exibido na figura O vapor deixa a caldeira a 8 MPa e 700 C com uma vazão mássica de 20 kgs Ele deixa a turbina de alta pressão TAP a 1 MPa e e reaquecido a 700 C antes de ser enviado de volta para a turbina de baixa pressão TBP O vapor entra no condensador a 20 kPa O resfriamento da água leva o calor do condensador Calcule I A taxa de transferência de calor pela caldeira do estado 2 para o estado 3 II A taxa de transferência de calor no processo de reaquecimento III A saída total de potência da turbina IV A taxa de transferência de calor no condensador V O estado do vapor que sai da turbina VI A potência em cv requerida pela bomba VII A eficiência do ciclo FATEC ITAQUERA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REGRIGERAÇÃO VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO DISCIPLINA DE MÁQUINAS TÉRMICAS PROFESSOR Me FABIO TOFOLI LISTA DE EXERCÍCIOS CICLO RANKINE 8 No ciclo de potência Rankine ideal com reaquecimento da figura 833 o vapor deixa o gerador de vapor a 9 MPa e 600 C com vazão mássica de 22 kgs Ele deixa a turbina de alta pressão a 1 MPa e e reaquecido a 600 C a esta pressão O vapor deixa a turbina de baixa pressão a 40 kPa O calor do condensador e levado pela água de resfriamento Calcule I A taxa de transferência de calor pela caldeira do estado 2 para o estado 3 II A taxa de transferência de calor no processo de reaquecimento III A saida total de potência da turbina IV A taxa de transferência de calor do condensador V O estado do vapor que sai da turbina VI A potência em cv requerida pela bomba VII A eficiência do ciclo FATEC ITAQUERA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REGRIGERAÇÃO VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO DISCIPLINA DE MÁQUINAS TÉRMICAS PROFESSOR Me FABIO TOFOLI LISTA DE EXERCÍCIOS CICLO RANKINE 9 Um ciclo Rankine ideal com dois reaquecedores e exibido na figura A baixa pressão está a 10 kPa já a alta pressão a 10 MPa e a temperatura alta a 600 C O primeiro reaquecedor aquece 2 MPa de vapor a 500 C e o segundo a 200 kPa de vapor a 400 C Para um fluxo de massa de 20 kgs mostre o ciclo no diagrama Ts e determine I O calor adicionado durante o primeiro processo de reaquecimento II O calor adicionado durante o segundo processo de reaquecimento III O calor total adicionado ao ciclo de potência IV A potência de trabalho da turbina V O estado do vapor que sai da turbina VI A potência em cv requerida pela bomba VII A eficiência do ciclo 10 Um ciclo Rankine regenerativo ideal com um aquecedor de água de alimentacão aberto e exibido na figura O vapor deixa a caldeira a 8 MPa e 600 C com uma vazão mássica de 20 kgs E extraido da turbina a 1 MPa e enviado ao aquecedor de água de alimentacão aberto O vapor restante deixa a turbina a 20 kPa Considere que a turbina e as bombas sejam isentropicas Faca o esboco deste ciclo no diagrama Ts e então determine I A vazão de aquecimento no gerador de vapor II A vazão mássica desviada para o aquecedor de água de alimentacão III A saida liquida de potência da turbina IV A entrada liquida de potência para as bombas V O titulo do vapor que sai da turbina Eficiência do ciclo Rankine FATEC ITAQUERA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REGRIGERAÇÃO VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO DISCIPLINA DE MÁQUINAS TÉRMICAS PROFESSOR Me FABIO TOFOLI LISTA DE EXERCÍCIOS CICLO RANKINE 11 Um ciclo Rankine regenerativo ideal contem dois reaquecedores abertos conforme indicado no diagrama Ts da figura O vapor a uma vazão mássica de 20 kgs deixa a caldeira a 8 MPa e 600 C O vapor e removido da turbina a 2 MPa e a 400 kPa O vapor restante deixa a turbina a 20 kPa Calcule I A vazão de calor na caldeira II A vazão mássica desviada para o aquecedor de água de alimentação III A potência de saída da turbina IV A entrada líquida de potência para as três bombas V A perda de calor no condensador VI A eficiência termodinâmica do ciclo FATEC ITAQUERA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM REGRIGERAÇÃO VENTILAÇÃO E AR CONDICIONADO DISCIPLINA DE MÁQUINAS TÉRMICAS PROFESSOR Me FABIO TOFOLI LISTA DE EXERCÍCIOS CICLO RANKINE 12 A figura mostra um ciclo de potência Rankine ideal com regeneracão e reaquecimento O vapor deixa a caldeira a 8 MPa e 600 C com uma vazão mássica de 20 kgs O vapor e removido da turbina de alta pressão a 500 kPa e enviado ao aquecedor de água de alimentacão aberto A va zão de vapor restante deixa a turbina de alta pressão a 200 kPa onde e reaquecido a 500 C e enviado para a turbina de baixa pressão Então o vapor deixa a turbina de baixa pressão a 20 kPa Faca o esboco desse ciclo no diagrama Ts e determine I A vazão de vapor extraido para ir ao aquecedor de água de alimentacão II A transferência de calor total na caldeira III A potência de saida da turbina IV O titulo e a temperatura do vapor que deixa a turbina V A transferência de calor do condensador VI A potência em cv total requerida das duas bombas VII A eficiência termodinamica do ciclo