ciclo regenerativo

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1. INTRODUÇÃO
Para se melhorar o desempenho e aumentar a eficiência térmica de instalações de potência a vapor o método comumente utilizado é o aquecimento regenerativo da água de alimentação ou, simplesmente, regeneração. 
Para introduzir o princípio básico do aquecimento regenerativo da água de alimentação, o fluido de trabalho entraria na caldeira como líquido comprimido no estado 4 e seria aquecido enquanto estivesse na fase líquida até o estado a. Com o aquecimento regenerativo da água de alimentação, o fluido de trabalho entraria na caldeira em um estado entre 4 e a. Como resultado, a temperatura média de adição de calor seria aumentada, tendendo a aumentar, dessa forma, a eficiência térmica. 
2. AQUECEDORES DE ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO ABERTOS
O aquecedor de água de alimentação aberto é um trocador de calor de tipo contato direto.
Conforme ilustrado na figura acima:
Correntes a diferentes temperaturas se misturam para formar uma corrente a uma temperatura intermediária.
Na turbina do ciclo é realizado um sangramento ou uma extração fracionária de vapor.
As vazões mássicas das correntes que entram no aquecedor de água de alimentação são escolhidas de tal forma que a corrente que sai do aquecedor de água de alimentação está no estado de líquido saturado à pressão de extração. 
Conforme ilustrado na figura 1.2 acima: 
O acréscimo de calor ocorreria do estado 7 até o estado 1, em vez do estado “a” até o estado 1, como seria no caso sem regeneração. 
Logo, a quantidade de energia fornecida através da queima de combustível para vaporizar o fluido seria reduzida (o acréscimo de calor do estado 5 para o 6 é dado pelo regenerador). 
No entanto, somente uma parte do fluido se expande através da turbina no segundo estágio (processo 2-3). 
Dessa forma, menos trabalho ou potência mecânica será desenvolvida. 
2.1 ANÁLISE DO CICLO
Análise do ciclo começa com o cálculo das vazões mássicas que atravessam os componentes. 
Assim, considerando-se um único volume de controle envolvendo os dois estágios da turbina, o balanço de vazão mássica em regime estacionário se reduz a:
Agora, considerando “y” a fração do escoamento total extraída no estado 2: 
A fração do escoamento total que passa através da turbina de segundo estágio será: 
Admitindo-se que não há transferência de calor entre o aquecedor de água de alimentação e suas vizinhanças, e desprezando-se os efeitos das energias cinética e potencial, os balanços de massa e de energia em regime estacionário se reduzem a: 
E obtém-se: 
Trabalho total da turbina: 
Trabalho total de bombeamento: 
Energia adicionada por transferência de calor para o fluido:
 
Energia rejeitada por transferência de calor para o fluido: 
3. AQUECEDORES DE ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO FECHADOS
Os aquecedores de água de alimentação fechados são trocadores de calor do tipo casco e tubo, nos quais a temperatura da água de alimentação aumenta conforme o vapor extraído se condensa no exterior dos tubos que transportam água de alimentação. 
Uma vez que as duas correntes não se misturam, elas podem se apresentar a diferentes pressões. 
Exemplos de aquecedores fechados são ilustrados abaixo: 
3.1 ANÁLISE DO CICLO
No caso de ciclos de potência a vapor regenerativo com um aquecedor de água de alimentação fechado, a fração do escoamento total extraída, “y”, pode ser determinada pela aplicação dos princípios da conservação da massa e de energia para um volume de controle no entorno do aquecedor de água de alimentação e suas vizinhanças. 
Desprezando os efeitos de energia cinética e potencial, os balanços de massa e de energia, em regime estacionário, podem ser expressos por: 
4. REFERÊNCIAS
ÇENGEL, Y.A. & BOLES, M.A., 2007. Termodinâmica. São Paulo, SP: McGraw-Hill, 740p.
MORAN, M.J. & SHAPIRO, H.N., 2009. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 800p.