Portifolio Fenomenos De Transporte

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ENSINO PRESENCIAL COM SUPORTE EAD

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO N1FIENB

RODRIGO SALES RIBEIRO

PORTFÓLIO 1

Fenômenos de transportes

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Guarulhos

2014

RODRIGO SALES RIBEIRO

PORTFÓLIO 1

Fenômenos de transporte

Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia de Produção da Faculdade ENIAC para a disciplina de (Fenômenos dos Transportes)

Profº Rodrigo Bernardo Unzueta

Ciclo Rankine

O Ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico, onde sua eficiência máxima é obtida através da eficiência de um Ciclo de Carnot, tem como objetivo demonstrar os diferentes tipos de Ciclo Rankine existentes, pois cada ciclo tem a sua finalidade e importância na termodinâmica.Ou seja aproveitamento da energia de combustão gerando vapor que alimenta uma turbina, onde o vapor é expandido gerando energia mecânica convertida em energia elétrica através de um gerador, constitui no chamado ciclo Rankine

Esse ciclo compreende integralmente os seguintes processos:

• Aumento da pressão bombeamento adiabático da água;

• Fornecimento de calor a pressão constante levando a evaporação da água e subsequente superaquecimento do vapor;

• Expansão adiabática do vapor da turbina;

• Condensação do vapor a pressão constante;

É evidenciando que o ciclo de Rankine tem um rendimento menor que o ciclo Carnot que apresenta mesmas temperaturas máximas e mínima do ciclo de Rankine, porque a temperatura média entre 2 e 2’ é menor que a temperatura durante a vaporização. Podemos então perguntar, porque escolhemos o ciclo de Rankine como ciclo ideal? Porque não escolher o ciclo de Carnot 1’-2’-3-4-1 como ciclo ideal? Podemos fornecer, pelo menos, duas razões para escolha do ciclo de Rankine. A primeira envolve o processo de bombeamento. O estado 1’ é uma mistura de líquido e vapor e é muito difícil constituir uma bomba que opere convenientemente sendo alimentada como uma mistura de líquido e vapor (1’) e que fornece líquido saturado na seção de descarga (2’). É muito mais fácil condensar completamente o vapor e trabalhar somente com o líquido na bomba (o ciclo de Rankine é baseado neste fato). A segunda razão envolve o superaquecimento do vapor. No ciclo de Rankine o vapor é super aquecido a pressão constante, processo 3-3’. No ciclo de Carnot toda transferência de calor ocorre a temperatura constante e portanto o vapor é super aquecido no processo 3-3’’. Note que durante esse processo a pressão cai. Isto significa que o calor deve ser transferido ao vapor enquanto ele sofre um processo de expansão (no qual é efetuado o trabalho). Isto também é muito difícil de ser conseguido na prática. Assim, o ciclo de Rankine é ciclo ideal que poder aproximado na prática. Consideramos, nas próximas seções, algumas variações do ciclo do Rankine que provoca o aumento do rendimento térmico do ciclo e deste modo apresentando o rendimento mais próximo ao rendimento do ciclo de Carnot.

Figura 1: ciclo rankine simples

Podemos supor que a eficiência do ciclo da Figura 01 aumenta com o aumento da diferença de temperaturas (T3 e T4). Mas isso tem suas limitações. Se aumentada T3, o ponto 4 se desloca para a esquerda, significando um aumento do teor de água na turbina. E, naturalmente, há limites práticos para reduzir a temperatura de condensação T4. Um meio mais viável de melhorar o ciclo é a instalação de um dispositivo para superaquecimento na saída da caldeira. Então, o diagrama de fluxo do tópico anterior é modificado para o diagrama da Figura 02 a abaixo.

Figura 2: Superaquecimento

O diagrama temperatura x entropia é algo parecido com o da Figura 03 deste tópico.

Com vapor superaquecido na turbina, o ponto 4 é deslocado para a direita, aproximando-se da linha de equilíbrio vapor saturado / vapor superaquecido e reduzindo o teor de água no seu interior.

Figura 3: Redução do Teor de Água

Pode-se estabelecer relações com entalpias nos trechos do ciclo.

Calor fornecido pela caldeira:

q23 = h3 − h2 #A.1#

Calor cedido pelo condensador:

q41 = h1 − h4 #A.2#

Trabalho fornecido pela turbina:

w34 = h3 − h4 #A.3#

Trabalho da bomba :

#A.4#

Eficiência do ciclo:

#B.1#

Ciclo de Otto

. Responsável pelo projeto do motor a 4 tempos em 1876, Nikolaus August Otto (1832-1891), engenheiro alemão, teve sua patente revogada em 1886