2020-ET Aula03-Ciclos de Rankine Simples e com Reaquecimento - Exercícios

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Aula 3 – Ciclo Rankine 
19/02/2020 
Curso: Engenharia Mecânica 
Série: 6º/7º Semestre 
Energia Térmica 
Aula 3 – Ciclos de Rankine 
Simples e com Reaquecimento 
Quarta 19:10 às 22:00 
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Exercícios 
Exercício 1 
Considere um ciclo de ranquine ideal simples com condições na entrada da turbina fixas. 
Qual é o efeito de abaixar a pressão no condensador sobre: 
1) Trabalho da bomba; 
2) Calor fornecido; 
3) Calor rejeitado; 
4) Eficiência do ciclo; 
5) Umidade presente na saída da turbina. 
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Exercícios 
Exercício 2 
Considere um ciclo de Rankine ideal simples com pressões na caldeira e condensador 
fixas. Qual é o efeito do superaquecimento do vapor para uma temperatura mais alta sobre: 
1) Trabalho da bomba; 
2) Calor fornecido; 
3) Calor rejeitado; 
4) Eficiência do ciclo; 
5) Umidade presente na saída da turbina. 
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Exercícios 
Exercício 3 
Considere um ciclo de Rankine ideal com temperatura na entrada da turbina e pressão no 
condensador fixas. Qual é o efeito de aumentar a pressãoa na caldeira sobre: 
1) Trabalho da bomba; 
2) Calor fornecido; 
3) Calor rejeitado; 
4) Eficiência do ciclo; 
5) Umidade presente na saída da turbina. 
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Exercícios 
Exercício 4 
A entropia do vapor aumenta nas turbinas reais como resultado das irreversibilidades. Num 
esforço para se controlar o aumento da entropia, é proposto o resfriamento do vapor na 
turbina por meio do fluxo de água em torno da carcaça da turbina. Argumenta-se que isto 
reduzirá a entropia e a entalpia do vapor na saída da turbina e portanto, o trabalho 
fornecido aumentará. 
Como você avaliaria esta proposta? 
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Exercícios 
Exercício 5 
É possível manter uma pressão de 10 kPa num condensador que está sendo refrigerado 
com água do rio entrando a 20oC? 
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Exercícios 
Exercício 6 
Considere uma usina de geração de potência a vapor que opera num ciclo de Rankine ideal 
simples gerando uma potência de 210 MW. O vapor entra na turbina a 10 MPa e 500oC e é 
resfriado no condensador à pressão de 10 kPa. Mostre o ciclo no diagrama T-s com relação 
às linhas de saturaçãao e determine: 
a) O título do vapor na saída da turbina; 
b) A eficiência térmica do ciclo; 
c) O fluxo em massa de vapor. 
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Exercícios 
Exercício 7 
Considere uma unidade de geração de potência a vapor que opera num ciclo de Rankine 
ideal com reaquecimento. A unidade mantém a caldeira a 5000 kPa, a seção de 
reaquecimento a 1200 kPa e o condensador a 20 kPa. O título na saída de ambas a 
turbinas é 96%. Determine a temperatura na entrada de cada turbina e a eficiência do ciclo. 
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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