Módulo 2 Reaquecimento. Superaquecimento. Ciclo Supercrítico

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ENERGIA TÉRMICA
MELHORANDO O DESEMPENHO –
SUPERAQUECIMENTO E 
REAQUECIMENTO
Problema a resolver: Se o título da mistura passando através 
da turbina se tornar muito baixo, o impacto das gotículas de 
líquido presentes na mistura líquido-vapor pode provocar 
erosão nas lâminas da turbina, causando um descréscimo na 
eficiência da mesma e uma maior necessidade de manutenção. 
Consequentemente, a prática comum é manter um título de 
90% na saída da turbina. As modificações conhecidas como 
reaquecimento e superaquecimento permitem pressões de 
operação vantajosa na caldeira e no condensador e ainda 
eliminam o problema do título baixo na saída da turbina.
SUPERAQUECIMENTO
I. A combinação da caldeira com um superaquecedor
(trocador de calor) é conhecida como gerador de vapor e 
leva o vapor à condição de vapor superaquecido. 
II. O sistema com superaquecimento possui uma 
temperatura média de adição de calor maior que a do ciclo 
sem superaquecimento, logo a eficiência é maior. 
III. O título na saída da turbina será maior no que no sistema 
sem superaquecimento. 
Esse processo tende a reduzir o problema do título baixo do 
vapor na saída da turbina. Com um superaquecimento 
eficiente, o estado de saída da turbina pode até cair na região 
de vapor superaquecido.
REAQUECIMENTO
O reaquecimento é uma modificação adicional 
normalmente empregada em instalações de potência a 
vapor.
A instalação de potência pode tirar vantagem do 
aumento da eficiência que resulta em pressões 
maiores na caldeira e além de impedir a condensação 
do vapor no interior das turbinas durante sua expansão 
e, dessa forma, evitar título baixo de vapor na 
exaustão da turbina.
REAQUECIMENTO
O ciclo Rankine com reaquecimento opera utilizando duas 
turbinas em série. A primeira TURBINA recebe o vapor da 
caldeira à alta pressão, liberando-o de tal maneira a evitar sua 
condensação. Este vapor é então reaquecido, utilizando o 
calor da própria caldeira, e é utilizado para acionar uma 
primeira TURBINA de baixa pressão. 
REAQUECIMENTO
REAQUECIMENTO
Ao calcular a eficiência térmica de um ciclo com 
reaquecimento é necessário considerar:
I. trabalho efetuado pelos dois estágios da turbina
II. acréscimo total de calor que ocorre nos processos 
de vaporização/superaquecimento e de 
reaquecimento
Exemplo
Vapor de água é o fluido de trabalho de um ciclo de Rankine com 
superaquecimento e reaquecimento. O vapor de água entra na 
turbina de 1º estágio a 8MPa e 480°C e se expande até 0,7MPa. 
Ele é então superaquecido até 440°C antes de entrar na turbina 
de 2º estágio, onde se expande até a pressão no condensador de 
0,008MPa. A potência líquida de saída é 100 MW. Se os estágios 
da turbina e da bomba são isentrópicos determine: (a) Eficiência 
térmica, (b) Vazão mássica de vapor de água, em Kg/h , (c) Taxa 
de TC do vapor de água do condensador a medida que ele escoa 
através do condensador, em MW. Discuta os efeitos do 
reaquecimento sobre o ciclo de potência a vapor, (d) Se cada um 
dos estágios da turbina tem eficiência isentrópica de 85%, 
determine a eficiência térmica
Gráfico T versus s 
(processo)
Ponto 1
h1 =3348.4 kJ/kg
s1 = 6.6586 kJ/kg K
Ponto 2 P2= 0,7 MPa e s2 = s1
Ponto 3 p3 =0.7 MPa e T3=440
oC
então, os valores de entalpia e 
entropia para o ponto 3 são:
h3 = 3353.3 kJ/kg 
s3=7.7571kJ/kg K
Ponto 4 p3 =0.008 MPa e s3 = s4
Então:
Ponto 5 p3 =0.008 Mpa
h5 = 173.88 kJ/kg
Ponto 6 
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h6 = 181,94 kJ/kg
Trabalho líquido do ciclo
Fluxo de calor líquido do ciclo
(a) Eficiência térmica
(b) Vazão mássica
(c) Taxa de TC do vapor de água do condensador a medida que 
ele escoa através do condensador, em MW
(d) Se cada um dos estágios da turbina tem eficiência 
isentrópica de 85%, determine a eficiência térmica
Os seguintes valores de entalpia específica são extraídos do item
(a): h1=3348,4 kJ/Kg, h2s=2741,8 kJ/Kg, h3=3353,3 kJ/Kg,
h4s=2428,5 kJ/Kg, h5=173,88 kJ/Kg, h6=181,94 kJ/Kg
A entalpia específica na saída da turbina de 1º estágio h2 pode ser
determinada a partir da fórmula da eficiência isentrópica da turbina:
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�� � 3348,4 
 0,85�3348,4 
 2741,8�
→ h2=2832,8kJ/Kg
A entalpia específica na saída da turbina de 2º estágio h4 pode ser 
determinada de forma similar:
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 	�
 �� 
 ���
�� � 3353,3 
 0,85�3353,3 
 2428,5 → h4=2567,2kJ/Kg
A eficiência térmica real será então:
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