Em um ciclo de Rankine ideal usa-se água como fluido de trabalho. Vapor superaquecido entra na turbina a 18 MPa. A pressão no condensador é 6 k...

Para resolver esse problema, precisamos utilizar as equações do ciclo de Rankine ideal. As equações são: 1) Eficiência térmica = trabalho líquido / transferência de calor para o vapor que passa através da caldeira 2) Trabalho líquido = transferência de calor para o vapor que passa através da caldeira - transferência de calor para a água de arrefecimento que passa através do condensador 3) Transferência de calor para o vapor que passa através da caldeira = h3 - h2 4) Transferência de calor para a água de arrefecimento que passa através do condensador = h4 - h1 Onde: h1 = entalpia do líquido de alimentação h2 = entalpia do vapor na saída da turbina h3 = entalpia do vapor na saída da caldeira h4 = entalpia do líquido na saída do condensador Para resolver o problema, precisamos encontrar os valores de h1, h2, h3 e h4. Podemos fazer isso usando tabelas de vapor saturado e superaquecido. Dados do problema: Ponto 1: P1 = 18 MPa (vapor superaquecido) Ponto 2: P2 = 6 kPa (vapor úmido) Ponto 3: P3 = 18 MPa (vapor superaquecido) Ponto 4: P4 = 6 kPa (água líquida) (a) Para encontrar o trabalho líquido por unidade de massa de vapor, precisamos encontrar as entalpias nos pontos 1, 2, 3 e 4. Usando tabelas de vapor superaquecido, encontramos: h1 = 3589,6 kJ/kg h2 = 191,8 kJ/kg h3 = 3589,6 kJ/kg h4 = 1,518 kJ/kg Usando as equações acima, encontramos: Trabalho líquido = (h3 - h2) - (h4 - h1) = (3589,6 - 191,8) - (1,518 - 3589,6) = 3397,3 kJ/kg (b) Para encontrar a transferência de calor para o vapor que passa através da caldeira, usamos a equação 3: Transferência de calor para o vapor que passa através da caldeira = h3 - h2 = 3589,6 - 191,8 = 3397,8 kJ/kg (c) Para encontrar a eficiência térmica, usamos a equação 1: Eficiência térmica = trabalho líquido / transferência de calor para o vapor que passa através da caldeira = 3397,3 / 3397,8 = 0,99985 ou 99,985% (d) Para encontrar a transferência de calor para a água de arrefecimento que passa através do condensador, usamos a equação 4: Transferência de calor para a água de arrefecimento que passa através do condensador = h4 - h1 = 1,518 - 3589,6 = -2088,1 kJ/kg (note que o valor é negativo porque a transferência de calor é do vapor para a água de arrefecimento)