Exercício de Termodinâmica I - 123

Prévia do material em texto

ar
A temperatura do ar deve ser de 253,9°C no ponto onde a água está no estado 2a.
Estado 3:
2a
Uma usina a vapor Rankine deve operar com alta pressão de 3 MPa, baixa pressão de 10 kPa e a 
temperatura de saída da caldeira deve ser de 500°C. A fonte de alta temperatura disponível 
é a exaustão de 175 kg/s de ar a 600°C de uma turbina a gás. Se a caldeira funciona como um 
trocador de calor em contrafluxo onde a diferença de temperatura no ponto de aperto é de 20°C, 
encontre a vazão máxima de massa de água possível e a temperatura de saída do ar.
Seção 2a-3 do CV, ia
11.141
eu
3
= 26,584 kg/s
ÿ ele = oi - m. H2O(h3 - h2)/m.
2
Pegue o CV Total: m. H2O(h3 - h2) = m. ar(oi - ele)
.
TROCA DE CALOR
Entrada de estados de ar do 
trocador de calor: cabelo,in = 903,16 kJ/
kg Estado 2a: cabelo(T2a + 20) = 531,28 kJ/kg
= 175 
H2O 3456,5 - 1008,42
eu
903,16 - 531,28
ÿ Te = 406,7 K = 133,6 °C, Te > T2 = 46,5 °C OK.
Bomba CV 
wP = h2 - h1 = v1(P2 - P1) = 
0,00101(3000 - 10) = 3,02 kJ/kg h2 = h1 + 
wP = 191,83 + 3,02 = 194,85 kJ/kg Estados da água do 
trocador de calor Estado 2a: T2a = 
TSAT = 233,9°C h2a = 1.008,42 kJ/kg h3 
= 3.456,5 kJ/kg
e
m. H2O(h3 - h2a) = m. ar(oi - ha)
= 903,6 - 26,584(3456,5 - 194,85)/175 = 408,13 kJ/kg
Solução:
a
T
3
2
é
2a
1
Machine Translated by Google
ó
T2 = T1(v1/v2)
v3ÿ
ó
k-1
P2 = P1(v1/v2)
0,4k-1
T4 = T3
k
v4
Estado de saída da caldeira: T7 = 
110 Temperatura do condensador: T5 = T8 = 30o 
C Considere o ciclo Diesel = 
293,2(20)0,4 = 971,8 K
ÿ
ÿ ÿ= 3073,2ÿÿ
C, x7 = 1,0
P
qH = CP0(T3 - T2) = 1,004(3073,2 - 971,8) = 2109,8 kJ/kg
= 100(20)1,4 = 6629kPa
= 1,0 MWDIESEL
ÿ
3
As condições de entrada do diesel são 100 kPa, 20°C, a taxa de compressão é 20 e a 
temperatura máxima do ciclo é 2800°C. O vapor saturado R-22 sai da caldeira do ciclo de 
fundo a 110°C e a temperatura do condensador é de 30°C. A potência do motor Diesel é de 
1 MW. Assumindo ciclos ideais, determine a. A vazão necessária no motor diesel. b. A potência 
do ciclo de 
assentamento, assumindo que a exaustão do diesel é 
resfriada a 200°C na caldeira R-22.
C,
11.142
1
Estado de entrada: P1 = 100 kPa, T1 = 20
0,8415
a)
= 0,8415, v2 = = 0,04208 v1 = 100 20
AR-STD DIESEL
0,287 × 293,2
As informações fornecidas sobre o ciclo diesel significam:
0,133 07ÿ
ÿ ÿ
é
T
4
Alta temperatura: T3 = 2800o C, Potência de saída: W.
As informações fornecidas sobre o ciclo Rankine significam:
v
ÿ
= 1469,6 K
Um ciclo Rankine simples com R-22 como fluido de trabalho deve ser usado como ciclo 
de fundo para uma instalação de geração elétrica acionada pelos gases de escape de um 
motor Diesel como fonte de energia de alta temperatura na caldeira R-22.
Taxa de compressão: v1/v2 = 20,
v3 = v2(T3/T2) = 0,04208(3073,2/971,8) = 0,13307 ÿ
CICLO
2
0,8415
6
IDEAL R-12
8
7
CICLO
FUNDO
5
T
é
RANKINE
Machine Translated by Google