Lista de exercícios Termodinâmica 2

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TERMODINÂMICA II 
1ª LISTA DE EXERCÍCIOS – CICLO RANKINE 
1) A água é o fluido de trabalho em um ciclo ideal de Rankine. O vapor superaquecido entra na turbina a 10 
MPa e 480ºC, e a pressão no condensador é de 6 kPa. A potência líquida produzida no ciclo é de 200 MW.
(a) Faça um desenho esquemático do ciclo, identificando a caldeira, a turbina, o condensador e a bomba;
identifique o ponto 1 como sendo a entrada da turbina, 2 entrada do condensador, 3 entrada da bomba e 4
entrada da caldeira.
(b) Faça uma tabela mostrando para cada ponto (1, 2, 3 e 4) o estado termodinâmico do fluido, a temperatura
(ºC), a pressão (bar), a entalpia (kJ/kg) e a entropia (kJ/kg.K).
Determine: 
(c) A eficiência térmica ou rendimento do ciclo.
(d) A vazão mássica do ciclo, em kg/s.
(e) A taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho que passa pela caldeira, em MW (Mega Watt).
(f) A taxa de transferência de calor do fluido de trabalho que passa pelo condensador para a água de
resfriamento, em MW.
(e) A eficiência de um ciclo de Carnot que opera entre as mesmas temperaturas, TH = 480ºC e TL = 36,16ºC.
2) Vapor d’água entra na turbina de uma planta de potência a vapor simples com uma pressão de 10 MPa e
480ºC, e se expande adiabaticamente até 6 kPa. A eficiência isentrópica da turbina é de 85%. O líquido
saturado sai do condensador a 6 kPa e a eficiência isentrópica da bomba é de 82%. A potência líquida
produzida no ciclo é de 150 MW.
(a) Faça um desenho esquemático do ciclo, identificando a caldeira, a turbina, o condensador e a bomba;
identifique o ponto 1 como sendo a entrada da turbina, 2 entrada do condensador, 3 entrada da bomba e 4
entrada da caldeira.
(b) Faça uma tabela mostrando para cada ponto (1, 2, 3 e 4) o estado termodinâmico do fluido, a temperatura
(ºC), a pressão (bar), a entalpia (kJ/kg) e a entropia (kJ/kg.K).
(c) Determine a eficiência térmica do ciclo.
(d) Determine a vazão mássica do ciclo, em kg/s.
3) Conforme ilustrado na figura seguinte, um sistema de potência a vapor opera com água como fluido de
trabalho em um ciclo Rankine com superaquecimento e reaquecimento. A eficiência isoentrópica da turbina é
de 88% (cada estágio opera com essa eficiência). A eficiência isoentrópica da bomba é de 100%. Vapor
superaquecido a 10 MPa (100 bar) e 520ºC sai da caldeira e entra no 1º estágio da turbina. O fluido sai do 1º
estágio a 1 MPa (10 bar), passa por um reaquecimento na caldeira e retorna para a turbina, em seu 2º estágio,
a 480ºC. O fluido sai do 2º estágio da turbina à pressão de 8 kPa (0,08 bar), enquanto líquido saturado sai do
condensador . A potência líquida de saída do ciclo é de 100 MW. Determine:
(a) a eficiência térmica do ciclo. 
(b) a vazão mássica de água do ciclo em kg/s. 
(c) A taxa de calor da caldeira em MW. 
 
 
 
4) Conforme ilustrado na figura seguinte, um sistema de potência a vapor opera com água como fluido de 
trabalho em um ciclo Rankine regenerativo com um aquecedor de água de alimentação aberto. A eficiência 
isoentrópica da turbina é de 90% (cada estágio opera com essa eficiência). A eficiência isoentrópica da bomba 
é de 100%. Vapor superaquecido a 10 MPa (100 bar) e 520ºC entra no 1º estágio da turbina e se expande até 
1,0 MPa (10 bar). O restante do vapor se expande através da turbina de 2º estágio até a pressão do condensador, 
que é de 6 kPa (0,06 bar). Líquido saturado sai do condensador. O líquido saturado sai do aquecedor de água 
de alimentação aberto a 1,0 MPa (10 bar). A potência líquida de saída do ciclo é de 150 MW. Determine: 
(a) a eficiência térmica do ciclo. 
(b) a vazão mássica de água do ciclo em kg/s. 
 
 
5) Um sistema de potência a vapor regenerativo tem um aquecedor de água aberto e outro fechado, conforme 
figura seguinte. Todos os estágios da turbina e as duas bombas são isentrópicas. Os dados do ciclo são 
mostrados na tabela. Calcule a eficiência do ciclo.