ATIVIDADE DISCURSIVA FUNDAMENTOS TERMODINAMICA QUIMICA

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O ciclo de Rankine ideal não apresenta reversibilidades internas, e apresenta quatro processos: 
Processo 1-2: bombeamento de forma adiabática e reversível (isentrópica) do líquido saturado até atingir a pressão da caldeira.
Processo 2-3: na caldeira, o líquido é aquecido à pressão constante através do fornecimento de calor (qent). Nesse processo acontece o aquecimento da água até a temperatura de saturação, em seguida acontece a vaporização à temperatura e pressão constantes e, finalmente, o superaquecimento do vapor a uma temperatura bem maior que a temperatura de saturação.
Processo 3-4: o vapor de água entra superaquecido na turbina, de modo que se expande de maneira isentrópica, produzindo trabalho e fazendo com que o eixo que está conectado a um gerador elétrico gire. A temperatura e a pressão diminuem durante esse processo até que o vapor entre no condensador. Na entrada do condensador, a mistura está no estado líquido-vapor, com um título alto.
Processo 4-1: no condensador, o vapor é condensado totalmente para produzir líquido saturado a uma pressão e temperatura constantes. Então, na saída do condensado, a água saturada é direcionada para a bomba completando o ciclo. O resfriamento do condensador geralmente é feito com água, mas, na falta desse elemento, a troca térmica pode ser feita com o ar ambiente. Conhecido como resfriamento a ar, esse método é muito usado em diferentes partes do mundo, de modo a evitar o consumo do elemento vital, a água.
A Figura 1 mostra um diagrama T-s para o ciclo de Rankine.
Figura 1. Ciclo de Rankine ideal
Analisando termodinamicamente o ciclo de Rankine, a caldeira e o condensador são dispositivos que não realizam trabalho, e a turbina e a bomba operam adiabática e reversivelmente (isentropicamente).
A equação de cada dispositivo pode ser expressa como:
- A bomba opera de forma adiabática (q = 0), então:
, sendo o trabalho dado em kJ/kg .
Em que ν é o volume específico. Na forma de taxa, tem-se:
.
Em que m é a vazão mássica.
- Na caldeira não existe trabalho sendo realizado (w = 0), então:
.
- A turbina opera em forma adiabática e reversível (q = 0 ,isentrópica), então:
.
- No condensador não existe trabalho (w = 0), então:
.
A eficiência do ciclo de Rankine é determinada pela seguinte equação:
Em que:
Ou também a eficiência pode ser expressa por:
REFERÊNCIA
Alvarez, Mario Eusebio Torres. Fundamentos de termodinâmica química. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. 216p.