3a Lista de Exercícios ET Ciclo Regenerativo

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UNIP- Universidade Paulista 
Curso: Engenharia Mecânica Disciplina: Energia Térmica 
 Professora: Dra. Simoni M. Gheno 
 
3ª lista 
Ciclo Regenerativo 
 
PROBLEMAS 
 
1. Uma planta de potência opera sob um ciclo de potência a vapor regenerativo com dois aquecedores de 
água de alimentação. O vapor d’água entra no primeiro estágio de turbina a 12 MPa e 520°C, e se expande 
em três estágios até a pressão de 6 kPa no condensador. Entre o primeiro e o segundo estágios, parte do 
vapor é desviada para um aquecedor de água de alimentação fechado a 1 MPa, e o líquido saturado 
condensado é bombeado avante para a linha de água de alimentação da caldeira. A água de alimentação sai 
do aquecedor fechado a 12 MPa e 170°C. O vapor d’água é extraído entre o segundo e o terceiro estágios 
de turbina a 0,15 MPa e levado a um aquecedor de água de alimentação aberto que opera a essa pressão. 
O líquido saturado a 0,15 MPa deixa o aquecedor de água de alimentação aberto. Considerando processos 
isentrópicos para as bombas e para os estágios de turbina, determine para o ciclo: 
a) a eficiência térmica e 
b) a vazão mássica na turbina de primeiro estágio, em kg/h, para uma potência líquida de saída de 320 
MW. 
Resposta: 46,3%; 9,31x105 kg/h 
 
2. Para o problema 1, investigue os efeitos do seu desempenho a medida que a pressão do aquecedor de 
água de alimentação assume outros valores. Construa gráficos apropriados e discuta. Faça a hipótese de que 
cada bomba e cada estágio da turbina possuam eficiência isentrópica de 80%. 
 
3. A água é utilizada como fluido de trabalho em um ciclo ideal regenerativo de Rankine. O vapor 
superaquecido entra na turbina a 10 MPa e 480°C, e a pressão no condensador é de 6 kPa. O vapor se 
expande através do primeiro ciclo de turbina até 0,7 MPa, onde uma certa quantidade de vapor é extraída 
e desviada para um aquecedor de água de alimentação aberto que opera a 0,7 MPa. O vapor remanescente 
se expande através do segundo estágio de turbina até a pressão de 6 kPa no condensador. O líquido saturado 
sai do aquecedor de água de alimentação a 0,7 MPa. Determine para o ciclo: 
a) a taxa de acréscimo de calor, em kJ por kg de vapor que entra no primeiro estágio da turbina. 
b) a eficiência térmica. 
c) a taxa de transferência de calor do fluido de trabalho ao passar pelo condensador para a água de 
resfriamento, em kJ por kg de vapor que entra no primeiro estágio da turbina. 
Resposta: 2613,9 kJ/kg; 44,2%; 1458,4 kJ/kg 
 
 
4. Uma instalação de potência opera sob um ciclo de potência a vapor regenerativo com um aquecedor de 
água de alimentação aberto. Vapor de água entra no 1º estágio de turbina a 8MPa, 480°C e se expande até 
0,7MPa, quando parte do vapor é extraída e desviada para o aquecedor de água de alimentação aberto, 
operando na mesma pressão. O restante do vapor se expande através da turbina de 2º estágio até a pressão 
no condensador de 8kPa. A pot6encia líquida produzida pelo Ciclo é 100MW. Considerando processos 
isentrópicos nas turbinas e na bomba, determine, para o ciclo: 
(a) taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho que passa através do gerador de vapor 
(b) eficiência térmica; 
(c) vazão mássica da água de arrefecimento do condensador, em Kg/h, se esta entra a 15°C e sai a 
35°C com variação de pressão desprezível. 
Respostas: (a) 235MW (b) 42,5% (c) 5,83x106 Kg/h 
 
 
UNIP- Universidade Paulista 
Curso: Engenharia Mecânica Disciplina: Energia Térmica 
 Professora: Dra. Simoni M. Gheno 
 
3ª lista 
Ciclo Regenerativo 
5. Para o problema anterior, investigue os efeitos do seu desempenho a medida que a pressão no aquecedor 
de água de alimentação admite outros valores. Construa gráficos apropriados e discuta. Reconsidere a 
análise sob a hipótese de que cada bomba e cada estágio da turbina possuem eficiência isentrópica de 80%. 
 
6. Uma instalação de potência opera sob um ciclo de potencia a vapor regenerativo. Vapor de água entra no 
1º estágio de turbina a 18MPa, 560°C e se expande até 1MPa, quando parte do vapor é extraída e desviada 
para o aquecedor de água de alimentação aberto, operando na mesma pressão. O restante do vapor se 
expande através da turbina de 2º estágio até a pressão no condensador de 6kPa. Determine para o ciclo: 
(a) trabalho líquido, em kJ/Kg de vapor que entra na turbina de 1º estágio 
(b) eficiência térmica; 
(c)taxa de transferência de calor para a água de arrefecimento que passa pelo condensador, em kJ/Kg 
de vapor que entra na turbina de 1º estágio. 
Respostas: (a) 1268kJ/Kg (b) 47,6% (c) 1394,1 kJKg