Aula 01 Centrais Térmicas de Vapor

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01 Centrais térmicas à Vapor 
d’água.
� Introdução
� Ciclo de Carnot
� Ciclo Rankine
1
Ciclo Rankine
� Formas de aumentar
a eficiência,
� Reaquecimento,
� Regenerativo
� Extração
� Cogeração
Prof. Dr. Eduardo J. Cidade Cavalcanti
Introdução
� Ciclos TD:
Sistema num determinado estado inicial passa 
por um número de processos e retorna ao 
estado inicial.
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� Potência : gerar trabalho ou potência
Num VC: W=-∫v.dP
Num sistema: W= ∫P.dv
Ciclo de Potência
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Qual o ciclo de maior eficiência possível?
Ciclo de Carnot
1-2 Compressão Adiabática reversível
2-3 Transferência de Calor reversível num processo
isotérmico, para ou do reservatório alta temperatura.
3-4 Expansão adiabático reversível
4-1 Transferência de Calor reversível num processo
isotérmico, para ou do reservatório baixa temperatura.
Área abaixo da curva
O ciclo de Carnot não é ciclo Ideal:
1Bombeamento
2 A saída da turbina
Ciclo Rankine
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Unidade motora simples à vapor
Rankine
1-2 Bombeamento Adiabática reversível
2-3 Transferência de Calor a pressão constante de um
reservatório à alta temperatura.
3-4 Expansão adiabático reversível
4-1 Transferência de Calor a pressão constante para um
reservatório à baixa temperatura.
Esquema de Central termoeletrica
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A central de Sines (Pt), a mais potente do país, como
possui muito espaço, usa lagoas para funcionar.
As centrais
térmicas convencio-
nais e nucleares na
antiga Europa de
leste, são construídas
no meio de
8
no meio de
povoações e a água é
usada no aquecimen-
to das casas (A
legislação ambiental
ocidental proíbe esta
solução em grandes
centrais, limitada a
mini centrais térmicas)
Termoeletrica à carvão
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Formas de aumentar a eficiência
1) Diminuir a pressão de 
operação do Condensador 
P4 – P4’
Reduzir a pressão de descarga da 
turbina
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turbina
qL↓ , wliq ↑, Tm qL↓, x4 ↓ 
2) Superaquecer o vapor na 
caldeira
T3 – T3’
qH ↑, wliq ↑, Tm qH ↑, x4↑
3) Aumentar a pressão de operação da 
caldeira
P3 – P3’
qL ↓ , wliq ≈cte, η ↑
Tm qH ↑, x4 ↓
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Resumo
Para η ↑
P4 ↓, T3 ↑, P3 ↑
Ciclo com reaquecimento
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O aumento do rendimento é pequeno
Porém aumenta o título na saída da turbina
Turbinas
Qual é de alta e baixa pressão?
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Aquecer a água de alimentação
Ciclo Regenerativo
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Ciclo Ideal , η carnot
Problemas:Dificuldade de TC na turbina
X4 é reduzido
Ciclo real com extração.
Ciclo Regenerativo
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Fração de extração x ou m1 =m6/m5
Após o aquecedor/antes da bomba, a água está como 
líquido saturado.
Áreas
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Área b45c = qH
Área a17c = qL/(1-m1)
Wturbina ≠ m(h5-h7)
Aquecedor de superfície
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(m.h) e=(m.h)s
Após o aquecedor de superfície/fechado
sai condensado ou seja líquido saturado
Ciclo Regenerativo
com 2 extrações
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Instalação Real
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Afastamento dos ciclos Reais dos Ideais
�Turbina
�Bomba
�Tubulações
20
�Tubulações
�Condensador
12
12
hh
hh
w
w ss
bomba
−
−
==η
ss
turbina hh
hh
w
w
43
43
−
−
==η
Cogeração
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Trabalho
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Sabendo que as eficiências das turbinas de 2 estágios e
da bomba são 90% e 60 %, respectivamente. Calcule a
eficiência térmica do ciclo.
Exemplo de Ciclo regenerativo com reaquecimento 
Um ciclo de potência a vapor regenerativo com reaquecimento possui
dois aquecedores de água de alimentação, do tipo fechado e o outro
do tipo aberto. O vapor d'água entra na primeira turbina a 8,0 MPa,
450°C e se expande até 0,8 MPa. 0 vapor é reaquecido até 400°C
antes de entrar na segunda turbina, onde se expande até a pressão
do condensador que é de 0,010 MPa. Vapor d'água é extraído da
primeira turbina a 2 MPa e é introduzido no aquecedor de água de
alimentação fechado. A água de alimentação deixa o aquecedor
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alimentação fechado. A água de alimentação deixa o aquecedor
fechado a 200°C e 8,0 MPa, e o condensado sai como líquido
saturado a 2 MPa. O condensado é purgado para um aquecedor de
água de alimentação do tipo aberto. O vapor extraído da segunda
turbina a 0,3 MPa também é introduzido no aquecedor de água de
alimentação aberto, que opera a 0,3 MPa. A corrente que sai do
aquecedor aberto é líquido saturado a 0,3 MPa. A potência líquida de
saída do ciclo é 100 MW. Considere os componentes adiabáticos.
Determine (a) a eficiência térmica, (b) a vazão em massa do vapor
que entra na primeira turbina, em kg/h.
Exemplo de Ciclo regenerativo com reaquecimento 
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Referência Bibliográfica
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