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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO UNIDADE ACADÊMICA DO CABO DE SANTO AGOSTINHO CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
PRIMEIRA VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM Termodinâmica 2 - 2024. Prof. Dr. Rogério Soares da Silva 09 de Agosto de 2024
Nome: Observação : TODOS os problemas DEVEM conter hipóteses simplificadoras. RESOLUÇÃO
- (3,0 pontos) Uma usina de potência a vapor opera um ciclo Rankine ideal com regenerador. Vapor entra na turbina a 6MPa e 450 e é condensado a 200kPa. Vapor é extraído da turbina a 0,4MPa para aquecer o alimentador de mistura (feedwater) aberto. A água deixa o alimentador como líquido saturado. Solução : (a) Construa um desenho esquemático do ciclo. (b) Mostre o ciclo em um diagrama T-s.
Figura 1: Itens a) e b).
(c) Calcule o trabalho líquido específico.
Balanço de energia no alimentado (feedwater): yh 6 + (1 − y)h 2 = h 3 y(h 6 − h 2 ) = h 3 − h 2
y =
h 3 − h 2 h 6 − h 2
Trabalho líquido:
wliq = wturb. −
X
wbomb. = [( | h 5 − h 6 ) + (1{z − y) (h 6 − h 7 )]} Trab. turbina
− [(1 | − y) (h 2 − h{z 1 ) + (h 4 − h 3 )]} Trab. bombas Do diagrama T-s para a água fornecido temos:
Pontos 1 2 3 4 5 6 7 Entalpia [kJ/kg] 450 470 580 600 3380 2600 2450
Assim, temos: y = 0, 052 ◀ wliq = 1622, 68 kJ/kg ◀
- (2,0 pontos) A respeito do ciclo de potência padrão a ar - Brayton:
Mostrar que a eficiência deste ciclo é dada por: η = 1 − T T^13
(^) p p^2 1
(k−1)/k . Solução: considerando um regenerador com eficiência de 100% ⇒ Tx = T 4
η =
wliq. qH
wturb. − wcomp. qH = (h^3 −^ h^4 )^ −^ (h^2 −^ h^1 ) h 3 − hx
= cp(T^3 −^ T^4 )^ −^ cp(T^2 −^ T^1 ) cp(T 3 − Tx)
, (Gás perfeito)
(T 3 − T 4 ) − (T 2 − T 1 )
T 3 − T 4 = 1^ −^
T 2 − T 1
T 3 − T 4
= 1 − T^1
T 3
T 2 /T 1 − 1
1 − T 4 /T 3
T 2
T 1
k
p 1 p 2
(1−k)
T 4
T 3
k
p 3 p 4
(1−k)
p 2 p 1
(1−k)
η = 1 −
T 1
T 3
p 2 p 1
(k−1)/k ◀
