Atps Maquinas térmicas

SUMÁRIO

1. ETAPA 2 – SISTEMAS DE POTÊNCIA A VAPOR 3

2. PASSOS 3

2.1. PASSO 1 3

2.2. PASSO 2 3

2.3. PASSO 3 6

3. REFERÊNCIAS 8

1. ETAPA 2 (tempo para realização: 5 horas)

Esta atividade, a ser realizada em grupo, é importante para que você entenda as

instalações de potência a vapor, nas quais o fluido de trabalho é alternadamente vaporizado e condensado. São considerados arranjos práticos para instalações de potência a vapor que produzem uma potência líquida na saída a partir de uma entrada na forma de combustível fóssil, nuclear ou solar.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1 (Aluno)

Ler atentamente o capítulo 8 do livro de MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos. Rio de Janeiro: LTC, 2005.

Passo 2 (Equipe)

Analisar o Ciclo de Rankine e a eficiência térmica por meio do diagrama térmico.

Passo 3 (Equipe)

Esboçar diagramas esquemáticos e os diagramas T-s associados para os ciclos de potência a vapor de Rankine: com reaquecimento e regenerativo.

Passo 4 (Equipe)

Fazer um resumo em papel A4, contendo os nomes e RAs dos alunos, a série, a disciplina, a data e o nome do professor.

No diagrama abaixo, para um ciclo de Rankine ideal com superaquecimento e

reaquecimento, o vapor d'água entra na turbina do primeiro estágio a 8,0 MPa, 480 ºC, e se expande até 0,7 MPa. É, então, reaquecido até 440 ºC antes de entrar na turbina do segundo estágio, onde se expande até a pressão do condensador de 0,008 MPa. A potência líquida desenvolvida pelo ciclo é de 100 MW. Determinar:

• a eficiência térmica do ciclo;

• a vazão máxima do vapor d'água, em kg/h;

• a taxa de transferência de calor Qsai, do vapor d'água que condensa quando passa

pelo condensador, em MW.

2. PASSOS

2.1 – PASSO 02

O Ciclo Rankine é um ciclo termodinâminco. Como outros ciclos termodinâmicos, sua eficiência máxima é obtida através da eficiência de um Ciclo de Carnot. Seu nome foi dado em razão do matemático escocês William John Macquorn Rankine.

Considere um ciclo baseado em quatro processo que ocorre em regime permanente (fig. 1.1). Admita que o estado 1 seja líquido saturado e o 3 seja vapor saturado ou superaquecido. Este ciclo recebe a denominação de ciclo de Rankine e é o ideal para uma unidade motora simples a vapor. A fig. 1.1 apresenta o dia grama T-s referente ao ciclo e os processo que compõe o ciclo são:

1-2: Processo de bombeamento adiabático reversível , na bomba.

2-3: Transferência de calor a pressão constante, na caldeira.

3-4: Expansão adiabática reversível, na turbina (ou em outra máquina motora tal com a máquina a vapor).

4-1: Transferência de calor a pressão constante, no condensador .

O ciclo de rankine, como já foi exposto, também pode apresentar superaquecimento de vapor, como o ciclo 1-2-3’4’-1.

Se as variações de energia cinética e potencial forem desprezadas, as transferências de calor e o trabalho líquido podem ser representadas pelas diversas áreas do diagrama T-s.

O calor transferido ao fluido de trabalho é representado pela área a-2-2’-3-3b-a e o calor transferido do fluido de trabalho pela área a-1-4-b-a. Utilizando a primeira lei da termodinâmica, podemos concluir que a área que representa o trabalho é igual a diferença entre essas duas áreas, isto é, a área 1-2-2’-3-4-1.

O rendimento térmico é definido pela relação:

térmico= wlíq=área 1-2-2’-3-4-1

qh área a-2-2’-3-b-a

Na análise do ciclo de Rankine é útil considerar que o rendimento depende da temperatura média na qual o calor é fornecido e da temperatura média na qual o calor é rejeitado. Qualquer variação que aumente a temperatura média na qual o calor é fornecido, ou que diminua a temperatura média na qual o calor é rejeitado aumentará o rendimento do ciclo de Rankine.

Devemos ressaltar que, na análise do ciclo ideais, as variações de energias cinética e potencial, de um ponto do ciclo ao outro serão desprezadas. Em geral, isso é uma hipótese razoável para os ciclos reais.O ciclo Rankine descreve a operação de turbinas à vapor comumente encontrados em estações de produção de energia. Em tais