Análise de Exergia em Ciclo de Potência a Vapor Regenerativo com Reaquecimento - Termodinâmica

Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Cornélio Procópio Departamento Acadêmico de Mecanica Engenharia Mecânica TERMODINÂMICA Análise de Exergia Exemplo 86 Considere um ciclo de potência a vapor regenerativo com reaquecimento que tenha dois reservatórios de água de alimentação um do tipo fechado e o outro do tipo aberto O vapor dágua entra na primeira turbina a 8 0 MPa e 480 e se expande até 0 7 MPa O vapor é reaquecido até 440 antes de entrar na segunda turbina onde se expande até a pressão do condensador que é de 0 008 MPa O vapor é extraído da primeira turbina a 2 MPa e é introduzido no aquecedor de água de alimentação fechado A água de alimentação deixa o aquecedor fechado a 205 e 8 0 MPa e o condensado sai como líquido saturado a 2 MPa O condensado é purgado para um aquecedor de água de alimentação aberto O vapor extraído da segunda turbina a 03 MPa também é introduzido no aquecedor de água de alimentação aberto o qual opera a 0 3 MPa A corrente que sai do aquecedor de água de alimentação está em forma de líquido saturado a 0 3 MPa A potência líquida de saída do ciclo é de 100 MW Não há transferência de calor de qualquer componente para suas vizinhanças Considerando que o fluido de trabalho não sofre irreversibilidades ao passar pelas bombas gerador de vapor reaquecedor e condensador e que a eficiência isentrópica da turbina é 85 determine a eficiência térmica do ciclo b a vazão mássica do vapor que entra na primeira turbina e c a destruição de exergia nos dois trocadores de calor Página 1 2 Fonte Princípios de Termodinâmica para Engenharia Michael J Moram e Howard N Shapiro LTC Livros Técnicos e Científicos Editora 8ª Edição Página 2 2 Modelo de Engenharia 1 Cada componente do ciclo é analisado po meio de um volume de conrolte em regime estacionário 2 Não há troca de calor de qualquer componente para suas vizinhaças 3 O fluido de trablho sofre processos internamete reversíveis ao passar pelas bombas gerador de vapor aquecedores de água e condensador 4 A expansão através do purgador ocorre através de um processo de estrangulamento 5 Energias cinética e potencial desprezíveis 4 O condensado sai do aquecedor fechado como líquido saturado a 2 MPa A água de alimentação sai do aquecedor aberto como líquido saturado a 03 MPa O condensado deixa o condensador como líquido saturado Propriedes do fluido Ponto 1 Ponto 2 ηt 085 ηt h1 h2 h1 h2is h2 h1 ηt h1 h2is h2 334965 085 334965 296417 h2302199 kJkg s267646 kJkgK T217532 C Superaquecido Ponto 3 P307 MPa h3is278825 kJkg Superaquecido s3is s2 67646 kJkgK ηt h2 h3 h2 h3is h3 h2 ηt h2 h3is h3 302199 085 302199 278825 h3282331 kJkg s368415 kJkgK T319032 C Ponto 4 P407 MPa T4440 C h4335389 kJkg s477590 kJkgK Ponto 5 P503 MPa h5is310171 kJkg s5iss477590 kJkgK ηt h4 h5 h4 h5is h5 h4 ηt h4 h5is h5 335389 085 335389 310171 h5313954 kJkg s578223 kJkgK T533421 C Ponto 6 Ponto 7 Ponto 8 Ponto 9 Ponto 10 Ponto 11 Ponto 12 Ponto 13 a Eficiência térmica do ciclo Balanço de energia no aquecedor de água fechado Balanço de energia no aquecedor de água aberto b O fluxo de massa entrando no primeiro estágio da turbina