Ciclo Rankine em dois estágios

Tabelas Termodinamicas utilizadas do livro Moran e Shapiro 5th edit.

Estado 1 - Liquido saturado

P1 = 0,008 MPa = 0,08 Bar ; T1 = 41,51º C

Tab: vl = 0,001008 m3/kg ; hL= h1 = 173,88 kJ/kg

Estado 2 - Liquido comprimido

P2 =P3 = 8 MPa

wB = h2 - h1 e wB = vl * (P2-P1)

h2 = vl * (P2-P1) + h1 = 0,001008 m3/kg *(8000-8) kPa

h2= 8,05 kJ/kg

Estado 3 - Vapor Super aquecido

P3= 8 MPa ; T3= 480ºC

Tab: h3=3348,4 kJ/kg e s3 = 6,6586 kJ/kg*K

Estado 4 - Mistura Saturada

P4= 0,7 MPa ; s4 = s3 = 6,6586 kJ/kg*K

Tab: s4l = 1,9922 kJ/kg*K ; s4lv = s4v - s4l = 6,7080 kJ/kg*K - 1,9922 kJ/kg*K = 4,7158 kJ/kg*K

hl = 697,22 kJ/kg ; hlv = 2066,3 kJ/kg

x4 = (s4 - s4l)/slv = (6,6586 kJ/kg*K - 1,9922 kJ/kg*K) / 4,7158 kJ/kg*K = 0,99

h4 = hl + x4*hlv = 697,22 kJ/kg + 0,99*(2066,3 kJ/kg)

h4 = 2742,85 kJ/kg

Estado 5 - Vapor super aquecido

P5 = 0,7 MPa ; T5 = 440ºC

Tab: h5 = 3353,3 kJ/kg ; s5 = 7,7571 kJ/kg*K

Estado 6 - Mistura saturada

P6 = 0,008 MPa ; T6 = 41,51ºC

Tab: hl = 173,88 kJ/kg ; hlv = 2403,1 kJ/kg ; sl = 0,5926 kJ/kg*K ; slv = 8,2287 kJ/kg*K

s6 = s5 = 7,7571 kJ/kg*K

x6 = (7,7571 kJ/kg*K - 0,5926 kJ/kg*K) / 8,2287 kJ/kg*K

x6 = 0,87

h6 = hl + x6*(hlv) = 173,88 kJ/kg + 0,87*2403,1 kJ/kg

h6 = 2264,57 kJ/kg

a) Determine a eficiência térmica do ciclo:

n = wlid / qe

wlid = wT - wB

wB = vl * (P2-P1) = 0,001008 m3/kg *(8000-8) kPa

wB = 8,05 kJ/kg

wT = (h3 - h4) + (h5 - h6) = (3348,4 - 2742,85) kJ/kg + (3353,3 - 2264,57) kJ/kg

wT = 1694.28 kJ/kg

wliq = (1694.28 - 8.05) kJ/kg

wliq = 1686.23 kJ/kg

qe = (h3-h1) + (h5 - h4) = (3348.4 - 181.93) kJ/kg + (3353.3 - 2742.85) kJ/kg

qe = 3776.92 kJ/kg

n = (1686.23 kJ/kg) / (3776.92 kJ/kg)

n = 0.446

b)a vazão mássica do vapor, em kg/h

m = Wliq / wliq

m = (100 MW) / (1686,23 kJ/kg) = 59,2 kg/s

m = 213.120 kg/h

c) Qsai do vapor que condensa quando passa pelo condensador, em MW.

Qs = m * ( h6 - h1)

Qs = 59,2 kg/s * (2264,57 - 173,88) kJ/kg

Qs = 123,77 MW