Cap. 8 – Sistemas de potência a vapor 8.1 – Modelando sistemas de potência a vapor.
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Cap. 8 – Sistemas de potência a vapor 8.1 – Modelando sistemas de potência a vapor
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Cap. 8 – Sistemas de potência a vapor 8.1 – Modelando sistemas de potência a vapor
Central de Pego – Portugal – 584 MW
8.2 – Análise de sistemas de potência a vapor
8.2.1 – Trabalho e transferência de calor
Equação da cons. da energia :
)zz(g
2
VV)hh(.mWQ0 SE
2S
2E
SE.c.v.c.v
21t hh
m
W
Condensador:
Turbina
expansão adiabática
32sai hh
m
Q
Bomba34
b hhm
W
compressão adiabática
Caldeira:41
ent hhm
Q
Eficiência ou rendimento do ciclo:
)hh(
)hh()hh(
Q
WW
Q
W
41
3421
ent
bt
ent
liq
)hh(
)hh(1
Q
41
32
ent
saient
Ciclo de Rankine ideal:
Processso 1-2 : Expansão isentrópica do fluido de trabalho => vapor saturado (1) a mistura (2)
Processso 2-3 : Rejeição de calor a pressão constante => mistura (2) a liquido saturado (3)
Processso 3-4 : Compressão isentrópica do fluido => liquido saturado (3) a líquido comprimido (4)
Processso 4-1 : Transferência de calor a pressão constante => liquido comprimido (4) a vapor saturado (1)
Razão de trabalho reversa:
)hh(
)hh(
W
Wbwr
21
34
t
b
Turbina a vapor multi-estágios
Exemplo 8.1 : Potência líquida = 100 MW
Calcular: a) Eficiência térmica:
c) vazão de vapor em kg/h
b) razão de trabalho reversa
d) taxa de transferência de calor que entra
e) taxa de transferência de calor que sai
f) vazão de água de arrefecimento (Tent = 15 oC e Tsai = 35 oC)
Ponto 1 do ciclo: Vapor saturado a 8 MPa
tabela A-3 => h1 = 2758 kJ/kg
=> s1 = 5,7432 kJ/kg.K
Ponto 2: Mistura líquido-vapor a 0,008 MPa
1-2 Expansão isoentrópica => s2 = 5,7432 kJ/kg.K
6745,06361,7
5926,07432,5
ss
ssx
fg
f22
Título x2
kg/kJ8,794.11,403.2)6745,0(88,173h.xhh fg2f2 Entalpia h2
Ponto 3: líquido saturado a 0,008 MPa h3 = 173,88 kJ/kg
Ponto 4: líquido saturado a 8 MPa
)pp.(vhm
Whh 3433
b34
h4 = 173,88+1,008x10-3 . (8-0,008)x106 / 103 kJ/kg = 173,88 + 8,06 kJ/kg
h4 = 181,94 kJ/kg
h1 = 2.758 kJ/kg
h2 = 1.795 kJ/kg
h3 = 173,9 kJ/kgh4 = 181,9 kJ/kg
)hh()hh(m
W
m
W3421
bt
Trabalho líquido por kg de fluido
)]9,1739,181()795.1758.2[(m
Wlíq
]kg/kJ[9558963m
Wlíq
]kW[10x1]s/kJ[000.1x100W 5líq
MW7,169)621.1(7,104)174795.1(7,104)hh(mQ 32sai
a)
%1%83,00083,0963
8
)hh(
)hh(
W
Wbwr
21
34
t
b
b)
]h/t[376]h/kg[10x76,3]s/kg[7,104955
000.100m 5 c)
%3737,01,576.2
955
9,181758.2
955
)hh(
)hh()hh(
Q
W
41
3421
ent
liq
MW7,269)576.2(7,104)182758.2(7,104)hh(mQ 41ent d)
e)
8.2.3 – Efeitos da pressão na caldeira e no condensador
Comparação com ciclo de Carnot
8.2.4 – Irreversibilidades e perdas principais
T
s
Eficiência isentrópica da turbina
s21
21
st
tt hh
hh
mW
mW
Eficiência isentrópica da bomba
34
3s4
b
sbb hh
hh
mW
mW
Exemplo 8.2 : Ciclo com irreversibilidades Eficiência da turbina e da bomba = 85%Potência líquida = 100 MW
Calcular: a) Eficiência térmica:
c) vazão de vapor em kg/h
b) razão de trabalho reversa
d) taxa de transferência de calor que entra
e) taxa de transferência de calor que sai
Ponto 1 do ciclo: Vapor saturado a 8 MPa
tabela A-3 => h1 = 2758 kJ/kg
=> s1 = 5,7432 kJ/kg.K
Ponto 2: Mistura líquido-vapor a 0,008 MPa
1-2 Expansão isoentrópica => s2 = 5,7432 kJ/kg.K
73,0403.2
765.1
174577.2
174939.1
h
hhx
fg
f22
Título x2
kg/kJ8,794.11,403.2)6745,0(88,173h.xhh fg2fs2 Entalpia h2s
kg/kJ939.1)8,794.1758.2()85,0(758.2)hh(hh s21t12 Entalpia h2
líquido saturado a 0,008 MPaPonto 3: h3 = 173,88 kJ/kg
Ponto 4: líquido saturado a 8 MPa
]kg/kJ[06,8)pp.(vhhm
W3433s4
s
b
h4 = 173,88+9,48 =183,36 kJ/kg
]kg/kJ[48,985,0
06,8
m
W.
m
W
m
W bb
b
s
b
h1 = 2.758 kJ/kg
h2 = 1.939 kJ/kgh3 = 173,9 kJ/kg
h4 = 183,4 kJ/kg
)hh()hh(m
W
m
W3421
bt
Trabalho líquido por kg de fluido
)]9,1734,183()939.1758.2[(m
Wlíq
]kg/kJ[5,8095,9819m
Wlíq
]kW[10x1]s/kJ[000.1x100W 5líq
MW5,215)765.1(1,122)174939.1(1,122)hh(mQ 32sai
a)
%16,10116,0819
5,9
)hh(
)hh(
W
Wbwr
21
34
t
b
b)
]h/t[439]h/kg[10x39,4]s/kg[1,122819
000.100m 5 c)
%4,31314,06,574.2
5,809
4,183758.2
5,809
)hh(
)hh()hh(
Q
W
41
3421
ent
liq
MW3,314)6,574.2(1,122)4,183758.2(1,122)hh(mQ 41ent d)
e)
8.3 – Superaquecimento e reaquecimento
Exemplo 8.3 :Ciclo sem irreversibilidades Potência líquida = 100 MW
Eficiência do ciclo = 40,3 %
Transferência de calor na caldeira = 248 MW
Transferência de calor no condensador = 148 MW
]h/t[236]h/kg[10x363,2m 5
Exemplo 8.4 :Ciclo com irreversibilidades Eficiência isentrópica da turbina = 85%Potência líquida = 100 MW
Eficiência do ciclo = 35,1 %
Transferência de calor na caldeira = 285 MW
Transferência de calor no condensador = 185 MW
]h/t[278]h/kg[10x782,2m 5
8.4 – Ciclo de potência a vapor regenerativo
8.4.1 – Aquecedores de água abertos (misturador)
Exemplo 8.5 :Ciclo com irreversibilidades Eficiência isentrópica da turbina = 85 %Potência líquida = 100 MW
Eficiência do ciclo = 36,9 % Transferência de calor na caldeira = 271 MW
Transferência de calor no condensador = 171 MW]h/t[369]h/kg[10x69,3m 5
8.4.2 – Aquecedores de água de alimentação fechados
8.4.3 – Aquecedores de água de alimentação múltiplos
Exemplo 8.6 :Ciclo sem irreversibilidades Potência líquida = 100 MW
Eficiência do ciclo = 43,1 %
Sétima lista de exercícios
8.12 - 8.16 - 8.26
![04 - Ciclo de Rankine Ideal - Exercício · 2020. 6. 16. · gua é o fluido de trabalho em um ciclo de potência a vapor de Rankine ideal. Vapor saturado entra na turbina a 8 [MPa]](https://static.fdocumentos.com/doc/165x107/5fe8e5f4f698127997391bc3/04-ciclo-de-rankine-ideal-exerccio-2020-6-16-gua-o-fluido-de-trabalho.jpg)
