Um empresário contratou um engenheiro para modificar um sistema que aproveitava vapor superaquecido, normalmente utilizado apenas para esterilizar embalagens de sua fábrica, como fonte de calor para um sistema térmico que o mesmo deseja implantar em sua fábrica de alimentos. O engenheiro contratado propôs um ciclo de potência de baixo custo, que, além de gerar energia elétrica, vai fornecer vapor, que será utilizado para a esterilização das embalagens utilizadas em sua fábrica (restrição de projeto). As embalagens em questão precisam ser aquecidas até 90˚ C.
Ciente das necessidades e restrições do contratante, o engenheiro apresentou o seguinte layout do sistema térmico para o empresário (vide Figura 2). A turbina vai ser alimentada pelo vapor superaquecido a uma taxa de 10 kg/s e a uma temperatura e pressão de 300˚ C e 400 kPa. O trabalho gerado pela turbina é de 5 MW, e o vapor de escape é direcionado até o autoclave. Considerando um sistema ideal e considerando as trocas de calor como processos internamente reversíveis, discorra:
a) O layout apresentado pelo engenheiro é viável?
b) As embalagens estarão aptas para serem utilizadas?
c) Quais alterações no sistema você recomendaria para o empresário de modo a suprir as necessidades da fábrica ou possivelmente aumentar a eficiência do sistema proposto pelo engenheiro?
a) O layout apresentado pelo engenheiro é viável? Sim, o layout apresentado pelo engenheiro é viável, pois utiliza o vapor superaquecido como fonte de calor para gerar energia elétrica na turbina e também fornece vapor para a esterilização das embalagens. b) As embalagens estarão aptas para serem utilizadas? Sim, as embalagens estarão aptas para serem utilizadas, pois o vapor de escape da turbina é direcionado até o autoclave, onde ocorrerá a esterilização das embalagens. c) Quais alterações no sistema você recomendaria para o empresário de modo a suprir as necessidades da fábrica ou possivelmente aumentar a eficiência do sistema proposto pelo engenheiro? Para suprir as necessidades da fábrica e possivelmente aumentar a eficiência do sistema proposto pelo engenheiro, algumas alterações recomendadas podem ser: - Verificar a possibilidade de utilizar um isolamento térmico adequado para minimizar as perdas de calor durante o processo. - Avaliar a utilização de um condensador para recuperar o calor do vapor de escape da turbina e utilizá-lo em outros processos da fábrica. - Realizar um estudo de viabilidade econômica para avaliar a possibilidade de implementar um sistema de cogeração, aproveitando o calor residual para outros fins, como aquecimento de água ou climatização. - Considerar a utilização de tecnologias mais eficientes, como turbinas de ciclo combinado, que podem aumentar a eficiência global do sistema.
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Sistemas Térmicos e Energéticos
•UNINTER
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