ATIVIDADE M2 (1)

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ATIVIDADE 
Questão 1 – Considere uma planta de potência à vapor segundo ciclo Rankine com reaquecimento e 
regeneração (Figura 1). O vapor entra na turbina a 15 MPa e 600ºC e no condensador se encontra a 10 kPa. 
Extraem-se vapor da turbina de alta pressão (H) para o aquecedor fechado e para o reaquecimento. Ainda na 
turbina de baixa pressão (L), extrai-se vapor para um aquecedor aberto. Considerando-se as condições 
apresentadas do diagrama T-s, determine as frações de vapor extraídas (y e z), a relação de consumo e a 
eficiência térmica do ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estados dos processos e dados selecionados 
Estado P (kPa) T (ºC) h (kJ/kg) 
1 10 
2 500 
3 500 
4 15000 
5 15000 
6 4000 
7 15000 
8 15000 1089,8 
9 15000 600 3582,3 
10 4000 3155,0 
11 4000 600 3674,9 
12 500 3014,8 
13 10 2335,7 
 
Dados de saturação 
P (kPa) v (m3/kg) hl (kJ/kg) 
10 0,00101 191,80 
500 0,00109 639,54 
4000 0,00125 1082,48 
15000 0,00166 1585,35 
Figura 1 
AAA 
Questão 2 – Uma usina de potência com sistema combinado 
de ciclos gás-vapor (figura 2) tem uma potência líquida 
desenvolvida pela turbina a gás de 147 MW. A razão de 
pressão do ciclo da turbina a gás é 13, o ar entra no compressor 
à 300 K e na turbina à 1580 K. Os gases de combustão que 
saem da turbina a 900 K e são usados para aquecer o vapor a 
10 MPa até 520ºC em um trocador de calor, e saem do mesmo 
à 400 K. Um aquecedor de água de alimentação aberto 
incorporado ao ciclo de vapor opera a uma pressão de 1,8 
MPa. A pressão no condensador é de 7,5 kPa. Considerando-se 
85% e 80% as eficiências isentrópicas, da turbina e da bomba 
no ciclo a vapor, respectivamente, determine: 
a) A razão entre as vazões em massa entre os ciclos de vapor e 
de gás; 
b) As temperaturas nos estados 6, 10 e 12; 
c) O calor por unidade de massa perdido pelo ciclo; 
d) A eficiência térmica do ciclo combinado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 
Questão 3 – A Figura 3 mostra um sistema com ciclo combinado formado por uma turbina a gás na parte 
superior da figura e um ciclo Rankine localizado na parte inferior da mesma. Dados da operação em 
regime permanente estão indicados na figura. Devido às irreversibilidades internas, a saída de eletricidade 
do gerador é 95% da potência de entrada do eixo. A relação de pressão na compressão é de 8:1. O 
regenerador pré-aquece o ar que entra no combustor. No evaporador, o gás quente de escape, vindo do 
regenerador, evapora o fluido de trabalho do ciclo localizado na parte inferior da figura. Para água como 
fluido de trabalho no ciclo Rankine, operando entre os limites de 0,8 MPa e 10 kPa, com uma vazão em 
massa de 1/9 da vazão em massa de gás, determine a potência útil do ciclo Rankine, a taxa de calor 
perdido pelo sistema e a sua eficiência térmica.