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Durante a análise de desempenho de uma usina termelétrica, um engenheiro mecânico é encarregado de avaliar a eficiência de dois ciclos Rankine operando com vapor d'água. 0 primeiro ciclo utiliza uma caldeira que aquece a água até 500 °C e 10 MPa, enquanto o segundo opera com as mesmas condições de entrada, mas inclui um reaquecedor que eleva novamente a temperatura do vapor para 500 °C após a expansão parcial na turbina. Ambos OS ciclos rejeitam calor a 40 °C no condensador. O engenheiro precisa decidir qual ciclo apresenta maior eficiência térmica e justificar sua escolha com base nos princípios da Segunda Lei da Termodinâmica. Essa decisão impacta diretamente o consumo de combustível, os custos operacionais e a emissão de gases poluentes. A avaliação correta exige não apenas O domínio das equações de eficiência, mas também a capacidade de interpretar OS efeitos do reaquecimento sobre O rendimento global do ciclo. Considerando OS princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e OS efeitos do reaquecimento em ciclos Rankine, qual das alternativas apresenta a justificativa mais adequada para a escolha do ciclo com maior eficiência térmica? A O ciclo sem reaquecimento é mais eficiente, pois evita perdas térmicas adicionais durante o processo. B O ciclo com reaquecimento é mais eficiente, pois aumenta a média de temperatura na adição de calor, reduzindo a geração de entropia. C Ambos OS ciclos possuem a mesma eficiência, pois operam com as mesmas pressões e temperaturas máximas. D O ciclo com reaquecimento é menos eficiente, pois consome mais energia para aquecer O vapor duas vezes.
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João Victor

há 3 semanas

Respostas

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há 3 semanas

Para determinar qual ciclo Rankine apresenta maior eficiência térmica, precisamos considerar os princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e o efeito do reaquecimento. Vamos analisar as alternativas: A) O ciclo sem reaquecimento é mais eficiente, pois evita perdas térmicas adicionais durante o processo. - Essa afirmação não é correta, pois o reaquecimento, na verdade, pode melhorar a eficiência ao permitir que o vapor seja expandido a uma temperatura mais alta. B) O ciclo com reaquecimento é mais eficiente, pois aumenta a média de temperatura na adição de calor, reduzindo a geração de entropia. - Esta alternativa está correta. O reaquecimento permite que o vapor seja aquecido novamente após a expansão parcial, aumentando a temperatura média do calor adicionado e, consequentemente, a eficiência térmica do ciclo. C) Ambos os ciclos possuem a mesma eficiência, pois operam com as mesmas pressões e temperaturas máximas. - Isso não é verdade, pois o ciclo com reaquecimento tem uma eficiência maior devido ao aumento da temperatura média do calor adicionado. D) O ciclo com reaquecimento é menos eficiente, pois consome mais energia para aquecer o vapor duas vezes. - Essa afirmação é incorreta, pois o reaquecimento não torna o ciclo menos eficiente; na verdade, ele melhora a eficiência. Portanto, a alternativa correta é: B) O ciclo com reaquecimento é mais eficiente, pois aumenta a média de temperatura na adição de calor, reduzindo a geração de entropia.

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