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Sistemas Térmicos Aula 204 – Ciclos Combinados Uma boa alternativa para aumentar o rendimento de uma máquina térmica é utilizar um ciclo misto entre gás e vapor. Esse ciclo é chamado de “Ciclo combinado”. Esse ciclo é tal que a energia rejeitada pelo ciclo a gás é utilizada para aquecer o líquido do ciclo a vapor, como na figura. O rendimento desse ciclo é: Isso, considerando que não seja necessário colocar uma caldeira extra para concluir o aquecimento do ciclo a vapor. A relação teórica do aquecimento do vapor é: Ou: Todavia, sabe-se que isso seria para um trocador de calor perfeito. Pode-se usar um coeficiente de aproveitamento de calor (da ordem de 0,85): Mas: Assim: Exemplo: Uma planta com ciclo combinado tem uma saída líquida de potência de 45MW. Ar entra no compressor da turbina a gás a 100kPa, 300K e é comprimido a 1.200kPa. A temperatura máxima desse ciclo é 1400K. Ar expande na turbina a uma pressão de 100kPa. Esse ar passa por um trocador de calor e é descarregado a 400K. Do lado do vapor, água entra na bomba como líquido saturado a 8kPa. Vapor entra na turbina a 8MPa e 400°C. Determine as vazões de gás e vapor, a potência líquida entregue por cada parte do ciclo e a eficiência geral. Solução 1º Passo: Compressor a gás Sei: P1, T1, P2 Quero: WCG Da relação de um processo isentrópico: Assim: 2º Passo: Determinar as vazões Sei: P3, T3, P4, WTG Quero: Da relação de um processo isentrópico: Assim: Ou: Para determinar h6, é preciso determinar o trabalho de compressão: Para a entalpia: Das tabelas de vapor superaquecido, h7=3.138,3kJ/kg Voltando à equação anterior: Observando a equação do trabalho líquido: Ainda falta determinar o h8: 3º passo: Turbina Conheço: h3 (tabela), e P1 (enunciado) Não conheço: Wt O processo é isentrópico A entalpia: Tem-se tudo o que precisa. Dividindo tudo por : Os trabalhos: Para a eficiência térmica: Assim:
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