Quando o fluido de trabalho altera entre os estados de vapor e líquido, ao longo do ciclo

MAPA – TERMODINÂMICA – 53_2024

O objetivo de um ciclo de potência é produzir potência, em outras palavras, obter trabalho por meio de um ciclo pelo qual um fluido, conhecido como fluido de trabalho, passa por diferentes processos, tendo como fundamentos a compressão, a expansão, a adição e a rejeição de calor.  Quando o fluido de trabalho altera entre os estados de vapor e líquido, ao longo do ciclo, o ciclo é chamado de ciclo de potência a vapor (Monteiro; Ferrarezi, 2021).

 

Fonte:  MONTEIRO, C.V.B; FERRAREZI, L.F.C Termodinâmica. Maringá-PR: Unicesumar, 2021.

 

Imagine que você foi alocado em um projeto de melhoria em uma planta de potência a vapor que já está em funcionamento. O objetivo principal deste projeto é a determinação da máxima eficiência térmica que essa planta pode atingir.

 

Os dados de operação do ciclo são os descritos a seguir:

 

– A vazão de fluido de trabalho é de 100 kg/s.

– A caldeira opera a 8000 kPa e gera vapor d´agua cuja temperatura é de 350 °C.

– O vapor entra no condensador como uma mistura bifásica de título igual a 0,70 e é condensado a uma pressão de 7,375 kPa.

– A entalpia do fluido na saída da bomba é de 387,54 kJ/kg.

 

Você sabe que a planta opera como um ciclo de Rankine real. Contudo, para esta etapa inicial, você resolveu avaliar a planta como um ciclo de Rankine ideal para fins de comparação.  O relatório do projeto deve constar os seguintes itens:

 

– Descrição dos principais processos que constituem o ciclo de Rankine ideal.

– A variação de energia interna total e a variação de entropia total do ciclo.

– O calor fornecido ao fluido ao passar pela caldeira em kJ/kg.

– O calor cedido pelo fluido ao passar pelo condensador em kJ/kg.

– A potência da bomba e da turbina do ciclo.

– A máxima eficiência térmica que esse ciclo de Rankine pode atingir.

 Agora que você já finalizou o projeto e sabe a máxima eficiência térmica que esse ciclo de Rankine pode atingir, imagine um ciclo de Rankine real, operando nas mesmas condições de operação do ciclo representado no projeto. Determine se a potência da bomba e da turbina desse ciclo real serão maiores, menores ou iguais às potências encontradas no ciclo ideal. Justifique sua resposta.

 

Atenção!

Aqui não é necessário nenhum cálculo, apenas interpretação.

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Tabela de vapor saturado.

Fonte: o autor.

 

Tabela de vapor superaquecido.

Fonte: o autor.