Geração termo

Geração Termelétrica
Prof. Maria Luiza S. Indrusiak

Fonte: IEO 2011

• Termonuclear:
– Reações nucleares; – Ciclo a vapor (Rankine); – Cogeração: energia + calor.

• Combustão:
– Reações químicas; – Externa: ciclo a vapor; – Interna: ciclo a ar (Brayton); – Cogeração: energia+calor; – Ciclo combinado: Brayton + Rankine.

Equações de balanço para um volume de controle em regime permanente
• Continuidade: • Primeira lei:

& & & me = m s = m

Calor transferido por u. de massa

& Ve 2 Vs 2 Qvc q + he + + gze = hs + + gz s + w ; sendo q = & 2 2 m

& Wvc e w= & m

• Segunda lei:

& m(s s − se )vc

& Qvc & =∑ + S ger T vc

h = entalpia específica; s = entropia específica;
& & & m, Qvc , Wvc & e S ger são respectivamente a vazão em massa, a taxa de transferência de calor, a potência e a taxa de geração de entropia.

Processo adiabático e reversível
• Segunda lei: s s = se • Aplicando a relação de Gibbs:
Tds = dh − vdp hs − he = ∫ vdp e s

Não há transferência de calor nem geração de entropia

• A primeira lei fica: (V − V ) + g (z − z ) = − w = (h − h ) +
2 e 2 s e s

2

e

s

∫ e s

(V vdp +

2 e

− Vs2 ) + g (z e − z s ) 2

Processo isotérmico e reversível
• Segunda lei fica:
& 1 & = Qvc & m(ss − se ) = ∑ Qvc T vc T

& Qvc T ( s s − se ) = =q & m

• Aplicando e integrando a equação de Gibbs:
Tds = dh − vdp T (s s − se ) = hs − he − ∫ vdp e s

• Substituindo tudo na primeira lei: w = −∫ e s

(V vdp +

2 e

− Vs2 + g ( ze − z s ) 2

)

O ciclo Rankine

Ciclo de Carnot para o vapor
Fonte das figuras:

• 2–3: transferência de calor à pressão constante, na caldeira 3–4: expansão adiabática (trabalho fornecido pela turbina) 4–1: transferência de calor à pressão constante, no condensador 1–2: bombeamento adiabático (trabalho fornecido à bomba)

QF η = 1− QQ

η

Carnot

TF = 1− TQ

• Ciclo Rankine simples:
– a condensação ocorre até a completa liquefação da água,