questão 3

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O Ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico que pode ser reversível, funciona convertendo calor em trabalho. O calor é fornecido à caldeira por uma fonte de calor externa, geralmente utilizando a água como fluido operante. Este ciclo gera cerca de 90% de toda a energia elétrica produzida no mundo, incluindo virtualmente toda a energia solar, biomassa, carvão e nuclear obtida em usinas. Foi descoberto e nomeado por William John Macquorn Rankine, um escocês polímata e professor da Universidade de Glasgow. O ciclo termodinâmico Rankine é fundamental subjacente dos motores a vapor. O estado 1 é formado por vapor produzido na caldeira e caracterizado por um estado de elevada pressão e temperatura. O vapor se expande ao longo da turbina, cedendo parte de sua energia para a produção de trabalho útil por 
meio da rotação do eixo do equipamento. Ao deixar a turbina no estado 2, o 
vapor encontra-se com temperatura e pressão menores, podendo, inclusive, 
apresentar-se condensado – também denominado de título ou de qualidade.
A qualidade do vapor na saída da turbina é determinada termodinamica-
mente, isto é, a condição de equilíbrio entre o vapor e o condensado na saída 
da turbina é calculada por meio de uma propriedade termodinâmica (consi-
derando a saturação). Normalmente, a propriedade escolhida é a entropia S, 
pois permite avaliar os casos ideais (isentrópicos) e o caso real (com irrever-
sibilidades). Como a turbina é um equipamento horizontal, a sua entrada e saída estão 
na mesma cota e a energia potencial gravitacional é anulada. Além disso, consi-
dera-se que a diferença de velocidade do fluido na entrada e saída do equipa-
mento é desprezível, de modo que sua diferença é nula. Não há, também, perdas 
de calor para o ambiente. Quando o aquecimento da água de alimentação é realizado em um sistema aberto, não existe queda de pressão no gerador de vapor, condensador e no aquecedor de água, porém a mistura neste ocasiona irreversibilidade no sistema, 
e a turbina e as bombas operam isentropicamente. Para o sistema regenerativo 
fechado não existe mistura entre o vapor extraído e a água de alimentação, uma 
vez que o reaquecedor contém um purgador, que permite apenas a passagem do 
líquido para o condensador. Dessa forma a turbina e a bomba operam isentropi-
camente, mas o purgador não, e há uma queda de pressão