AULA 04-PROJETO CP COM ENTROPIA

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CENTRAIS DE POTÊNCIA
Projeto Utilizando o Conceito de Entropia
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Projeto
Os dados abaixo se referem à central de potência simples mostrada na figura:
 
Ponto 		[1]	[2]	[3]	[4]	[5]	
P (kgf/cm²) 	60	0,4		60	60
T (ºC)		450			
x 				0,0	
Considerar:
Quantidade de vapor produzido na caldeira = 12000 kg/h.
Funcionamento da turbina ideal (não há perda de calor pela carcaça da turbina).
Pressão dentro do condensador igual em todos os pontos.
Altura da seção de alimentação da caldeira em relação à tubulação da bomba = 0,8 m.
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Projeto – Cont.
Calcular:
A potência produzida pela turbina.
A taxa de transferência de calor no gerador de vapor.
A taxa de transferência de calor no condensador.
A vazão de água de resfriamento, em kg/h, sabendo que a água entra no condensador a 20ºC e sai a 45ºC.
A potência transmitida à água pela bomba instalada na saída do condensador.
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Projeto – Cont.
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Potência Produzida pela Turbina
Ponto 		[1]	[2]	[3]	[4]	[5]	
P (kPa) 		6000	40	40	6000	6000
T (ºC)		450			
x 				0,0		
Turbina:	1 → 2
 
Ponto [1]: 6000 kPa = 6 MPa ; 	h1 = 3301,8 kJ/kg
	 450ºC 		s1 = 6,7192 kJ/kg K 
 
Ponto [2]: 40 kPa hL = 317,55 kJ/kg ; hV = 2636,7 kJ/kg
		 sL = 1,0258 kJ/kg K ; sV = 7,6700 kJ/kg K
 
		
					
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Potência Produzida pela Turbina – Cont.
  6,7192 – 1,0258 
x = ──────────── = 0,8569
 7,6700 – 1,0258 
 
h2 = 0,8569 × 2636,7 + 0,1431 × 317,55 = 2304,83 kJ/kg
 • • •
m h1 = m h2 + WT
 •
3,33 × 3301,8 = 3,33 × 2304,83 + WT 
 •
WT = 3319,91 kW
		
					
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Taxa de Transferência de Calor no Condensador
Condensador:	2 → 3	
 
Ponto [2]: 40 kPa ; 0,8569		hL = 317,55 kJ/kg
				hV = 2636,7 kJ/kg
 
h2 = 2304,83 kJ/kg
 
Ponto [3]: 40 kPa ; 0,00 → h3 = 317,55 kJ/kg
 • • • • • • 
QV + mV hVe = mV hVs ; QC = mV (hVs – hVe) = mV (h3 – h2)
 •
QC = 3,33 (317,55 – 2304,83) 
 •
QC = – 6617,64 kW
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Vazão de Água de Resfriamento
|Calor recebido| = |Calor cedido|
 •
QC = – 6617,64 kW
 • • • 
QA + mA hAe = mA hAs
 
20ºC → 83,94 kJ/kg
45ºC → 188,42 kJ/kg
 • • 
6617,64 + 83,94 mA = 188,42 mA		
 •
mA = 63,34 kg/s = 228024 kg/h
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Potência Transmitida a Água pela Bomba
Bomba:	3 → 4 → 5
 
Ponto [3]: 40 kPa ; 0,00 → h3 = 317,55 kJ/kg		
 
Ponto [5]: 6000 kPa = 6 MPa ; Z5 = 0,8 m
 
pe = 40 kPa	n = 0,001026 m³/kg	
 • • •
WB = mg (Ze – Zs) – mn (ps – pe)
 •
WB = 3,33 [10 × (0 – 0,8) – 0,001026 × (6000 – 40) × 103] 
 •
WB = 3,33 (– 8 – 6114,96) = – 20,39 kW
Potência transmitida à água pela bomba = 20,39 kW 
 
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Taxa de Transferência de Calor no Gerador de Vapor
Gerador de vapor:	5 → 1 
 
Ponto [5]: 6000 kPa = 6 MPa ; T5 ≈ 75ºC (40 kPa) → h5 = 318,75 kJ/kg
 
Tab B.1.4
 
5000 kPa		60ºC		255,28 kJ/kg
		80ºC		338,83 kJ/kg
 
10000 kPa	60ºC		259,47 kJ/kg
		80ºC		342,81 kJ/kg
 
 
5000 kPa		317,94 kJ/kg
6000 kPa		h5		 h5 = 318,75 kJ/kg 
10000 kPa	321,98 kJ/kg
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Taxa de Transferência de Calor no Gerador de Vapor – Cont.
Ponto [1]: 6000 kPa = 6 MPa ; 450ºC
		 h1 = 3301,8 kJ/kg  
 • • • 
QGV + m h5 = m h1
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QGV = 3,33 (3301,8 - 318,75) 
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QGV = 9933,56 kW