Maquinas termicas

CICLOS MOTORES A VAPOR

Notas de Aula

Prof. Dr. Silvio de Oliveira Júnior

2001

CICLO RANKINE

ESQUEMA DE UMA CENTRAL TERMELÉTRICA A VAPOR

REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DA TERMELÉTRICA

DIAGRAMAS DO CICLO IDEAL DE RANKINE

CICLO RANKINE

Ciclo Ideal: 1→2 expansão isentrópica na turbina

2→3

troca de calor isobárica no condensador

3→4

compressão isentrópica na bomba

4→1

troca de calor isobárica na caldeira (gerador de vapor)

Balanços de Energia (em Regime Permanente)

Turbina: Condensador: Bomba: Caldeira: RENDIMENTO TÉRMICO:

Wt = mv (h1 – h2) Qcd = mv (h2–h3) Wb = mv (h4–h3) ≅ mv v3 (p4–p3) Qcald = mv (h1–h4)

η = (Wt – Wb) / Qcald = [(h1 – h2) - (h4–h3)] / (h1–h4)

RELAÇÃO POTÊNCIA DE BOMBEAMENTO /POTÊNCIA DA TURBINA

Rb = Wb / Wt = (h4–h3) / (h1 – h2)

EVOLUÇÃO DOS CICLOS A VAPOR
Ano Tvapor (°C) Pvapor(bar) ηciclo Wlíquido (MW) 1900 200 15 12 10 1920 320 30 16 50 1940 500 120 33 160 1960 550 180 45 500 1980 550 250 48 1300

EFEITOS DA PRESSÃO E TEMPERATURA DO VAPOR NO DESEMPENHO DO CICLO RANKINE

Efeito do Superaquecimento

Efeitos da variação da pressão do condensador e da caldeira.

CICLO COM REAQUECIMENTO INTERMEDIÁRIO DO VAPOR

Esquema de uma planta de potência com reaquecimento.

Representação dos processos termodinâmicos

η = [(h1 – h2) + (h3–h4)] / [(h1–h6) + (h3–h2)] (desprezando a bomba)

ALTERAÇÕES NO RENDIMENTO DO CICLO

CICLO COM REGENERAÇÃO

Ciclo de Ericsson

Ciclo Rankine com Regeneração

ηregeneração = 1 – [T2(s2p–s3) / (h1–h4)]

CICLO REGENERATIVO

Esquema de um ciclo regenerativo.

Representação dos processos termodinâmicos.

AVALIAÇÃO DE RENDIMENTOS DE CICLOS COM REGENERAÇÃO

Balanços de Energia: Turbina:

w = (h1–h0) + (h0–h2)(1-α0) w = (h1–h2) - (h0–h2)α0

Caldeira:

q = (h1–h5)

Aquecedor de água: (h4’–h4)(1-α0) = (h0–h4’)α0

Rendimentos: ηreg = [(h1–h2) - (h0–h2)α0] / (h1–h5) ηr = (h1–h2) / (h1–h4) ηro = (h1–h0) / (h1–h5) para ciclo com