Ciclos de rankine

PME 2517
GERAÇÃO TERMELÉTRICA E COGERAÇÃO
EXERCÍCIOS

APLICAÇÃO PARA SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA E ANÁLISE
EXERGÉTICA
1) Propõe-se construir uma central termelétrica com capacidade de geração de
1000 MW e empregando vapor de água como fluído de trabalho. Os condensadores da usina devem ser resfriados com água de um rio, como mostrado abaixo. A temperatura máxima do vapor d’água será de 550ºC e a pressão nos condensadores será de 10kPa. Como consultor de engenharia, você é solicitado a estimar o aumento da temperatura da água do rio, entre montante e juzante da central termelétrica. Qual é sua estimativa?

2) A única irreversibilidade de um motor térmico que opera segundo um ciclo de
Carnot resulta das diferenças de temperatura existentes nos processos de troca de calor. As temperaturas da fonte de calor e do ambiente são 900 K e 300 K e as duas diferenças de temperatura são DT = 20 K. Calcule a taxa de destruição de exergia se a potência fornecida pelo motor é de 10 MW.
3) Considere uma indústria onde vapor a 30 bar e 700oC é disponível. Num dos processos desta indústria deve-se utilizar vapor a 20 bar e 400oC. Um engenheiro sugere que o vapor nas condições requeridas pode ser obtido expandindo o vapor a 30 bar através de uma válvula até 20 bar e a seguir resfriando-o até 400oC, através de uma troca de calor para o meio a 20oC.
a)
Analise esta sugestão a partir dos conceitos de exergia e irreversibilidade.

b) Estimando o custo da exergia a 0,08 US$ por kWh, calcule o custo anual desta alternativa para uma vazão mássica de vapor de 1 kg/s e supondo que a indústria opera 8000 horas por ano.
c) Proponha um método alternativo para obter vapor nas condições requeridas que seja "termodinamicamente mais atrativo".
DADOS:

Temperatura do meio, To = 20ºC
Pressão do meio, Po = 1 atm

4) Calcule a exergia destruída devido ao escoamento de um fluxo de vapor d'água
(m=1 kg/s) através de uma válvula redutora de pressão nas seguintes