Eficiência da máquina térmica

INTRODUÇÃO

As máquinas térmicas são dispositivos capazes de converter energia térmica em energia mecânica, sendo utilizadas principalmente como meios de transporte e nas indústrias. Elas funcionam em ciclos e utilizam duas fontes de temperaturas diferentes, uma fonte quente que é de onde recebem calor e uma fonte fria que é para onde o calor que foi rejeitado é direcionado. Ou seja, uma fonte de calor leva uma substância de trabalho de um estado de baixa temperatura para um estado de temperatura mais alta. A substância de trabalho, que normalmente é um fluido ( gás ou vapor) em expansão térmica, transfere essa energia através de sua expansão no interior da máquina térmica acionando o sistema mecânico e realizando trabalho. Durante essa expansão, a substância de trabalho perde calor para o meio.1

As máquinas térmicas se distinguem de outros tipos por operarem, fundamentalmente, de acordo com Ciclo de Carnot. Apesar de sua limitação de eficiência, têm uma grande vantagem que são várias formas de energia que podem ser transformadas em calor como reações exotérmicas, absorção de luz de partículas energéticas,fricção, dissipação e resistência. Já as unidades motoras simples à vapor operam de acordo com o ciclo de Rankine, que veremos a seguir.

A respeito das máquinas térmicas é importante saber que elas não transformam todo o calor em trabalho, ou seja, o rendimento de uma máquina térmica é sempre inferior a 100%.

Máquinas térmicas podem ser caracterizadas pela sua potência específica, que é normalmente dada em quilowatts (kW) ou em cavalo vapor (cv).

ETAPA 3

O Ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico reversível que converte calor em trabalho. O calor é suprido via externa para um laço fechado, onde é usual usar água. O ciclo termodinâmico Rankine é fundamental subjacente dos motores a vapor. mostra a descrição fechada do processo da operação de vapor das máquinas térmicas mostra geralmente descobrindo nas usinas de generação elétrica a combustão de combústiveis fossíl como o carvão, gás natural, e gasolina.

Neste ciclo se observa a eficiência de uma turbina, onde o diagrama TS se assemelha ao ciclo de Carnot. A diferença principal está na adição de uma caldeira e na da ausência de um condensador. Uma bomba é aplicada para pressurizar o fluido em trabalho para o condensador que instanteamente condensa um gás em líquido. Toda a energia bombeada no fluido do trabalho através do ciclo completo é perdida. Esta energia é perdida no ciclo porque a condensação aquele poder no lugar na turbina é limitada a 10% na ordem da minimização da erosão; a energia da vaporização rejeitada para o ciclo através do condensador. Porém bombeando o trabalho do fluido através do ciclo como o requerimento de um líquido é de uma pequena fração da energia necessária para ele transportar se como for comparado para a compressão do fluido do trabalho de um gás no compressor.

Ciclo de Rankine com reaquecimento:

Ciclo de Rankine regenerativo:

Diagrama Txs para um