Ex8 Considere uma usina de potência a vapor de 210 MWe que opera em um ciclo Rankine simples ideal. O vapor entra na turbina a 10 MPa e 500 °C e é ...

Para resolver este exercício, é necessário desenhar o ciclo Rankine simples ideal em um diagrama T-s, que é um gráfico que mostra a variação da temperatura e entropia do fluido em cada etapa do ciclo. (a) Para determinar o título do vapor na saída da turbina, é necessário utilizar a tabela de propriedades termodinâmicas do vapor d'água e seguir os seguintes passos: - Encontrar a entalpia específica do vapor na entrada da turbina (h1) a partir da pressão e temperatura fornecidas (10 MPa e 500 °C); - Encontrar a entalpia específica do vapor na saída do condensador (h4) a partir da pressão fornecida (10 kPa); - Encontrar a entalpia específica da água na saída do condensador (h4') a partir da pressão fornecida (10 kPa); - Calcular o título do vapor na saída da turbina utilizando a equação: x = (h1 - h4') / (h1 - h4). Substituindo os valores na equação, temos: x = (3395,2 - 191,81) / (3395,2 - 191,46) = 0,793 Portanto, o título do vapor na saída da turbina é 0,793. (b) Para determinar a eficiência térmica do ciclo, é necessário utilizar a equação: η = (Wnet / Qin) x 100%, onde Wnet é a potência líquida gerada pela usina, Qin é a energia térmica fornecida ao ciclo e η é a eficiência térmica do ciclo. A potência líquida gerada pela usina é dada por: Wnet = m * (h1 - h2), onde m é o fluxo de massa do vapor e h2 é a entalpia específica do vapor na saída da turbina. A energia térmica fornecida ao ciclo é dada por: Qin = m * (h1 - h4), onde h4 é a entalpia específica do líquido na saída do condensador. Substituindo os valores na equação de eficiência térmica, temos: η = (m * (h1 - h2) / (m * (h1 - h4))) x 100% η = (h1 - h2) / (h1 - h4) x 100% Substituindo os valores, temos: η = (3395,2 - 191,81) / (3395,2 - 191,46) x 100% = 40,2% Portanto, a eficiência térmica do ciclo é de 40,2%. (c) Para determinar o fluxo de massa do vapor, basta utilizar a equação de conservação de massa: m = Wnet / (h1 - h2). Substituindo os valores, temos: m = 210 MWe / ((3395,2 - 191,81) - (3395,2 - 191,46)) = 165 kg/s Portanto, o fluxo de massa do vapor é de 165 kg/s.