Sistemas Térmicos - Diagramas

Considerando as informações acima faça o que se pede a Monte a representação do Diagrama característico do Ciclo a Vapor que é utilizado nas Usinas Termelétricas b Agora já conhecido o Ciclo a Vapor utilizado nas Usinas Termelétricas denominar os quatro equipamentos que compõem esse sistema e apresentar as respectivas equações que cada um tem ao longo do sistema Considerando as informações acima faça o que se pede a Monte a representação do Diagrama característico do Ciclo a Vapor que é utilizado nas Usinas Termelétricas b Agora já conhecido o Ciclo a Vapor Máquinas Térmicas Questão 01 a Representação do esquema do Ciclo de Carnot O Ciclo de Carnot é um ciclo idealizado que nos ajuda a entender os limites da eficiência que uma máquina térmica pode alcançar Ele é composto por quatro processos principais que podemos imaginar como quatro etapas de uma jornada do fluído de trabalho geralmente vapor 1 Expansão isotérmica adição de calor Imagine que temos um cilindro com um pistão e vapor dentro Aquecemos o vapor mantendo a temperatura constante TH e ele se expande empurrando o pistão para fora Neste processo o calor entra no sistema 2 Expansão adiabática trabalho feito pelo sistema Agora paramos de adicionar calor e deixamos o vapor se expandir mais Ele empurra o pistão ainda mais mas desta vez sem ganhar ou perder calor Essa expansão adiabática faz com que o vapor esfrie Aqui o sistema faz trabalho ao empurrar o pistão 3 Compressão isotérmica remoção de calor Em seguida comprimimos o vapor a uma temperatura mais baixa TC À medida que comprimimos o vapor retiramos calor do sistema É como se estivéssemos apertando uma esponja molhada e retirando água dela Nesse processo o calor sai do sistema 4 Compressão adiabática trabalho feito sobre o sistema Finalmente comprimimos o vapor de volta ao seu estado inicial sem troca de calor Esta compressão aquece o vapor de volta à temperatura inicial Aqui trabalho é feito sobre o sistema para comprimir o vapor Esquema do Ciclo de Carnot Diagrama Ts do Ciclo de Carnot O diagrama Ts temperatura vs entropia mostra as quatro etapas do Ciclo de Carnot 1 A linha horizontal superior expansão isotérmica 2 A linha curva descendente expansão adiabática 3 A linha horizontal inferior compressão isotérmica 4 A linha curva ascendente compressão adiabática b Sistema de geração de vapor nas Usinas Termelétricas Ciclo Rankine Em usinas termelétricas utilizamos um ciclo que é um pouco mais prático que o Ciclo de Carnot chamado de Ciclo Rankine Este ciclo também possui quatro componentes principais mas são mais adaptados para aplicação real 1 Caldeira ou Gerador de Vapor Aqui queimamos combustível para aquecer água transformandoa em vapor Este vapor é então enviado para a turbina O calor entra no sistema através da caldeira 2 Turbina O vapor quente e pressurizado passa pelas lâminas da turbina fazendoas girar Esse movimento gera eletricidade Trabalho é retirado do sistema na turbina 3 Condensador O vapor que sai da turbina ainda tem muita energia térmica Ele é resfriado no condensador transformandoo de volta em água líquida O calor sai do sistema através do condensador 4 Bomba A água líquida é então pressurizada pela bomba e enviada de volta para a caldeira para começar o ciclo novamente Trabalho é adicionado ao sistema através da bomba Questão 02 a Diagrama característico do Ciclo a Vapor utilizado nas Usinas Termelétricas Ciclo Rankine Diagrama Ts do Ciclo Rankine O diagrama Ts do Ciclo Rankine é muito semelhante ao do Ciclo de Carnot mas reflete processos mais reais Ele inclui 1 A linha de aquecimento e vaporização caldeira 2 A linha de expansão turbina 3 A linha de condensação condensador 4 A linha de pressurização bomba b Equipamentos que compõem o Ciclo Rankine e suas respectivas equações Vamos detalhar cada um dos quatro componentes principais do Ciclo Rankine e suas equações 1 Caldeira ou Gerador de Vapor Função Adicionar calor ao fluido de trabalho água para convertêlo em vapor Equação 𝑄entrada 𝑚ℎ1 ℎ4 Explicação O calor Qentrada é adicionado à água para convertêla em vapor A diferença de entalpia h1 h4 representa a energia térmica adicionada ao fluido 2 Turbina Função Converter a energia térmica do vapor em trabalho mecânico Equação 𝑊turbina 𝑚ℎ1 ℎ2 Explicação O trabalho Wturbina é gerado pela expansão do vapor através da turbina A diferença de entalpia h1 h2 representa a energia transformada em trabalho 3 Condensador Função Remover calor do vapor para convertêlo de volta em líquido Equação 𝑄saida 𝑚ℎ2 ℎ3 Explicação O calor Qsaida é removido do vapor no condensador A diferença de entalpia h2 h3 representa a energia térmica removida do fluido 4 Bomba Função Pressurizar o fluido líquido de volta para a caldeira Equação 𝑊bomba 𝑚ℎ4 ℎ3 Explicação O trabalho Wbomba é usado para pressurizar a água A diferença de entalpia h4 h3 representa a energia necessária para pressurizar o fluido Esses componentes trabalham juntos em um ciclo contínuo para gerar eletricidade de forma eficiente em usinas termelétricas