2020-ET Aula 08 - Cogeração - Exercícios

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Universidade Paulista
Energia Térmica
Aula 08 – 22.04.20
Cogeração - Exercícios
Curso Engenharia Mecânica
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Cogeração (slide 01/06)
Uma central de potência com cogeração,
como é mostrada na figura, opera com uma
caldeira que fornece 25 kg/s de vapor d’água
a 7 MPa e 500oC. A pressão no condensador
é 7,5 MPa e a vazão mássica de água
extraída para o aquecimento do processo é 5
kg/s. A pressão na seção de extração
(intermediária) da turbina é 500 kPa (estado
6) e a água retorna do processo como líquido
saturado a 100 kPa (estado 8). Admitindo
que todos os componentes do ciclo sejam
ideais, determine:
a) a temperatura a jusante da bomba
(estado 2);
b) a potência total da turbina;
c) A taxa de transferência de calor no
processo de aquecimento.
Exercício 1
1 – Exercícios
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Cogeração (slide 02/06)
Uma instalação de cogeração a vapor d’água, no período em que não fornece vapor ao
processo produtivo, apresenta pressão na entrada da turbina de 4 MPa e temperatura de
500oC. Para que o condensador consiga rejeitar energia, ele é mantido a 101 kPa.
Calcule a potência líquida produzida para uma taxa de transferência de calor na caldeira de
10 MW.
Exercício 2
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Cogeração (slide 03/06)
A figura mostra o esquema de um arranjo utilizado num ciclo de potência com cogeração.
Note que a turbina é alimentada com o vapor a alta e baixa pressões. O condensador do
ciclo de potência é composto por dois trocadores de calor e o calor rejeitado do ciclo é
utilizado para aquecer água de processo. O trocador de calor a alta temperatura transfere
30 MW de calor para a água de processo e o de baixa temperatura transfere 31 MW.
Determine:
Exercício 3
a) a temperatura da água na
tubulação do desaerador;
b) a potência da turbina.
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Cogeração (slide 04/06)
A caldeira de um pequeno ciclo térmico produz
25 kg/s de vapor d’água a 3 MPa e 600oC. O
ciclo térmico está esboçado na figura e o vapor
é descarregado no condensador a 45oC. A
extração de vapor é realizada a 500 kPa e o
aquecedor da água de alimentação é do tipo
mistura. A vazão mássica de vapor extraído do
ciclo é 5 kg/s e esse escoamento não retorna
ao ciclo. A água de reposição entra no
aquecedor de mistura a 20oC e 500 kPa.
Determine:.
Exercício 4
a) a vazão mássica de vapor extraído da
turbina para que o ciclo opere
convenientemente;
b) a potência total fornecida pelas turbinas 1
e 2.
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Cogeração (slide 05/06)
Considere uma usina de potência com cogeração modificada para incluir regeneração. O
vapor entra na turbina a 9 MPa e 400oC e expande até a pressão de 1,6 MPa. Nesta
pressão, 35% da vazão em massa de vapor é extraído da turbina, e o restante expande até
10 kPa. Parte do vapor extraído é usado para aquecer a água de alimentação, num
regenerador do tipo aberto. O resto do vapor é usado para aquecimento no processo e deixa
este processo como líquido saturado a 1,6 MPa. Este é então misturado com a água de
alimentação que deixa o regenerador e a mistura é bombeada até a pressão da caldeira.
Exercício 5
Assumindo-se que todas as turbinas e
bombas são isoentrópicas, pedem-se:
a) mostre o ciclo num diagrama T-s incluindo
as linhas de saturação;
b) determine o fluxo em massa de vapor
através da caldeira para uma potência
líquida de 25 MW.
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FWH
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O Ciclo Supercrítico (slide 06/06)
Borgnakke, C. e Sonntag, R.E., “Fundamentos da Termodinâmica”, 7ª Ed., Editora Edgard 
Blucher, 2010.
Çengel, Y.A. e Boles, M.A., “Termodinâmica”, 5ª Ed., Editora McGraw-Hill, 2007.
Bibliografia
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FIM !