Ciclo rankine

Ciclos termodinâmicos-Ciclo Rankine

1. Ciclos Termodinâmicos Ciclo Rankine André Mario Carlos Alberto Julia Medina Viviane Basílio

2. Ciclos de Potência a vapor Os ciclos a vapor para geração de potência nada mais é do que a conversão de calor em Trabalho.

3. Ciclo Carnot Isso tudo aconteceu por volta de 1850 quando surgiu a preocupação com a maior eficiência de conversão. Nicolas Sadi Carnot criou o ciclo que leva seu nome (Ciclo de Carnot). Ciclo Carnot x Ciclo Rankine

4. Ciclo Rankine Ciclo termodinâmico reversível que converte calor em trabalho. O calor é suprido via externa para um laço fechado, onde é usual usar água. Este ciclo gera cerca de 90% de toda a energia elétrica produzida no mundo, incluindo virtualmente toda a energia solar,biomassa,carvão e nuclear nas usinas elétricas.  Foi descoberto por William John Rankine , um escocês e professor da Universidade de Glasgow .

5. Ciclo Rankine : diagrama T-s

6. EXEMPLO Determine o rendimento de um ciclo de Rankine que utiliza água como fluído de trabalho e no qual a pressão no condensador é igual a 10 KPa .A pressão na caldeira é de 2 Mpa . O vapor deixa a caldeira como vapor saturado.

7. Solução Consideraremos, sucessivamente, uma superfície de controle que envolve a bomba,caldeira,turbina e condensador,assim como que o processo ocorre em regime permanente. Em cada caso, o modelo termodinâmico adotado é aquele associado às tabelas de vapor d'água e consideraremos que o processo ocorre em regime permanente, ou seja com variações de energias cinética e potencial desprezíveis.

8. Solução n = w liq / q H = q H – q L / q H = wt – wb / q H

9. Consideremos inicialmente a bomba : Entrada: p 1 conhecida, líquido saturado; estado determinado. Saída: p 2 conhecida . Trabalho na bomba: w b = v(p 2 -p 1 ) w b = 0,00101(2000-10) w b = 2 KJ/kg Entalpia na bomba: h 2 = h 1 + w b h 2 = 191,8 + 2 h 2 = 193,8 Solução

10. Consideremos agora a caldeira : Entrada: p 2 , h 2 conhecidas; estado determinado . Saída: p 3 conhecida, vapor saturado; estado determinado . q H = h 3 -h 2 q H = 2799,5 - 193,8 q H = 2605,7 kJ /kg Solução

11. Consideremos agora a turbina : Entrada: Estado 3 conhecido. Saída: p 4 conhecida Lembrando que a 1ª lei : W t = h 3 – h 4 ; e a 2ª lei: s 3 = s 4 Logo podemos determinar o título no estado 4 a partir da entropia neste estado,assim: s 3 = s 4 = 6,3409 = 0,6493 + x 4 7,5009 => , x 4 = 0.7588 h 4 = 191,8 + 0,7588(2392,8) = 2007,5 kJ /kg w t = 2799,5 - 2007,5 = 792,0 kJ /kg Solução

12. Finalmente, consideremos o condensador : Entrada: Estado 4, conhecido. Estado de saída: Estado l, conhecido. Equação da energia: q L = h 4 – h 1 q L = 2007,5 - 191,8 q L = 1815,7 kJ /kg Solução

13. Podemos agora calcular o rendimento térmico : n = w liq / q H = q H – q L / q H = w t – w b / q H n = 792,0 – 2,0 / 2605,7 n = 30,3 % Logo o rendimento térmico é 30,3%. Solução