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Ciclo de Rankine
(Reaquecimento)
Elevação do rendimento:
•Aumento do consumo de calor da caldeira
• Redução da perda de calor do ciclo docondensador
Fatores que influem no ciclo de Rankine:
• Elevação da temperatura (Ponto 1) mantendo-se a pressão constante;
• Elevação do patamar que representa a vaporização da água;
O reaquecimento é uma modificação adicional normalmente empregada em instalações de potência a vapor. Com esse processo, uma instalação de potência pode tirar vantagem do aumento da eficiência que resulta em pressões maiores na caldeira e além de impedir a condensação do vapor no interior das turbinas durante sua expansão e, dessa forma, evitar título baixo de vapor na exaustão da turbina.
Reaquecimento
O ciclo Rankine com reaquecimento opera utilizando duas turbinas em série. A 1ª turbina recebe o vapor da caldeira à alta pressão, liberando-o de tal maneira a evitar sua condensação.
Reaquecimento
O vapor proveniente da 1ª turbina é reaquecido, utilizando o calor da própria caldeira, e é utilizado para acionar uma 2ª turbina de baixa pressão
Reaquecimento
Reaquecimento à Pressão constante
Reaquecimento à Pressão constante
Ao calcular a eficiência térmica de um ciclo com reaquecimento é necessário considerar o trabalho efetuado pelos 2 estágios da turbina, bem como o acréscimo total de calor que ocorre nos processos de vaporização/superaquecimento e de reaquecimento
Reaquecimento
Vapor é o fluido de trabalho de um ciclo de Rankine ideal com reaquecimento. Vapor entra na turbina de 1º estágio a 8Mpa e 480 oC e se expande até 0,7Mpa. Em seguida é reaquecido até 440 oC antes de entrar na turbina de 2º estágio quando se expande até 0,008Mpa. Considerando que a potência líquida do ciclo é 100MPa,
Exemplo 1
determine: (a) eficiência térmica, (b) fluxo de massa, (c) quantidade de calor que precisa ser dissipada pelo condensador
Resolução:
A partir da Tabela extraímos os dados necessáriosPonto 1h1= 3348.4 kJ/kgs1=6.6586 kJ/kg K
Ponto 2p2 =0.7 MPa e s2=s1. A próxima etapa é calcular o título no ponto 2
Agora pode ser calculada a entalpia no ponto 2
Ponto 3P3=0,7 Mpa,T3=440C. Na tabela, h3=3353,3 kJ/kg e s3=7,7571 kJ/kg K
Ponto 4P4=0,008 MPa e s4=s3 para a expansão isentrópicana 2a turbine. Com os dados da TabelaTermodinâmica, temos:
Trabalho do ciclo:
Cálculo dos trabalhos:
Turbina 1:
Turbina 2:
Bomba:
Cálculo do calor de entrada:
(a) Cálculo da eficiência térmica
(b) Cálculo do fluxo de massa
(c) Cálculo da quantidade de calor que precisa ser dissipada pelo condensador
Vapor de água é o fluido de trabalho de um ciclo de Rankine com superaquecimento e reaquecimento. O vapor de água entra na turbina de 1º estágio a 8MPa e 480°C e se expande até 0,7MPa.
Exemplo 2
Ele é então superaquecido até 440°C antes de entrar na turbina de 2º estágio, onde se expande até a pressão no condensador de 0,008MPa. A potência líquida de saída é 100MW.
Se os estágios da turbina e da bomba são isentrópicos determine:
a) Eficiência térmica
b) Vazão mássica de vapor de água, em Kg/h
c) Taxa de TC do vapor de água do condensador a medida que ele escoa através do condensador, em MW. Discuta os efeitos do reaquecimento sobre o ciclo de potência a vapor
d) Se cada um dos estágios da turbina tem eficiência isentrópica de 85%, determine a efici6encia térmica
e) Represente graficamente a eficiência térmica em função da eficiência do estágio na turbina variando de 85% a 100%.
(a) Os seguintes valores de entalpia específica são extraídos h1=3348,4 kJ/Kg, h2s=2741,8 kJ/Kg, h3=3353,3 kJ/Kg, h4=2428,5 kJ/Kg, h5=173,88 kJ/Kg, h6=181,94 kJ/Kg
A entalpia específica na saída da turbina de 2º estágio h4pode ser determinada de forma similar:
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���
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���
���
�� ��
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�� � 3348,4 0,85�3348,4 2741,8�→ h2=2832,8kJ/Kg
A entalpia específica na saída da turbina de 2º estágio h4pode ser determinada de forma similar:
�� � �� �� �� ���
�� � 3353,3 0,85�3353,3 2428,5 → h4=2567,2kJ/Kg
A eficiência térmica real será então:
� �� �� � �� �� �� ��
� �� � �� ��
� �3348,4 2832,8 � 3353,3 2567,2 181,94 173,88
3348,4 181,9 � 3353,3 2832,8
� � 0,351ou35,1%
Devido às irreversibilidades presentes nos estágios da turbina, o trabalho
líquido por unidade de massa desenvolvida é ligeiramente menor que o do
item (a). A eficiência térmica é também consideravelmente menor
A eficiência térmica real será então:
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3348,4 181,9 � 3353,3 2832,8
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Devido às irreversibilidades presentes nos estágios da turbina, o trabalho
líquido por unidade de massa desenvolvida é ligeiramente menor que o do
item (a). A eficiência térmica é também consideravelmente menor