INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOArea Departamental de Engenharia Mecnica

Trabalho 1Exerccio Resolvido e converses de energiaTermodinmica AplicadaDocente: Catarina leal

Grupo 8Andr Dias | n37698 | Fbio Oliveira | n 40250 |Joana Quitrio | n41653Semestre de inverno 2015-2016outubro de 2015ndice

Introduo2Exerccio3Comparao dos resultados obtidos3Exemplos de converso de energia4

Introduo

A produo de energia eltrica, a partir de combustveis fsseis (carvo, petrleo ou gs natural), obtm-se atravs da sua queima e da produo de vapor de gua a grandes presses, o qual faz mover as turbinas, que, por sua vez, acionam os geradores de energia.A central termoeltrica constituda por 4 sistemas, que so os representados na figura:

Sistema A: O objetivo principal deste sistema a converso da energia calorfica em trabalho. Este sistema constitudo por quatro componentes:

Caldeira- transfere energia, sob a forma de calor, do combustvel para o fluido de trabalho fazendo com que este mude de fase de lquido comprimido para vapor saturado, efectuando esta transferncia de energia a presso constante.

Turbina- converte energia trmica em energia mecnica. O fludo de trabalho entra na turbina em vapor sobreaquecido, expande dentro desta produzindo trabalho, baixando assim a presso e a temperatura. sada o fluido de trabalho idealmente seria vapor saturado mas na realidade sai vapor sobreaquecido para no se correr o risco de haver gua lquida dentro da turbina para no a danificar.

Condensador- condensa o vapor que sai da turbina transmitindo o calor deste para a gua de arrefecimento.

Bomba- adiciona energia ao fluido de trabalho. sada da bomba a gua est em lquido comprimido, ou seja, voltou ao estado inicial. Sistema B: O objectivo principal deste sistema fornecer a energia necessria gua para a vaporizar. composta pela caldeira, referida acima, e por uma chamin para expelir os gases de combusto.

Sistema C: Tem como principal objectivo arrefecer o fludo de trabalho, ou seja, retirar-lhe energia. constitudo pelo condensador, acima descrito, por uma bomba e pela torre de arrefecimento.

Sistema D: constitudo apenas pelo gerador que tem como objectivo transformar a energia mecnica produzida na turbina em energia elctrica.

Exerccio

Uma central termoeltrica funcionando num Ciclo de vapor, foi projetada para fornecer vapor sobreaquecido, na sada da caldeira, presso de 10MPa e temperatura de 550C, sendo esta alimentada com gua temperatura de 209,8C.Se o rendimento do Ciclo for de 38,4 %, para uma potncia produzida de 100MW:a) Calcular o caudal de vapor consumido na turbina, admitindo que a entalpia da gua de alimentao igual da gua saturada mesma temperatura.

b) Para um rendimento de 87% na caldeira e queimando a Central um carvo com um poder calorfico de 25500 KJ.Kg-1, calcular o caudal mssico de carvo em kg.s-1 e em t.h-1

Converso em toneladas:

Comparao dos resultados obtidos

As entalpias especficas da gua sub-arrefecida na entrada da caldeira (h1) e do vapor sobreaquecido sada da mesma (h2) so de 159.1 Kj/Kg e 3040.4/Kg para o exerccio realizado na aula.A partir da equao do Rendimento do Ciclo Trmico, , sabe-se que este diretamente proporcional Potncia Eltrica que sai da central, enquanto o Calor Fornecido inversamente proporcional.Comparando os rendimentos dos Ciclos Trmicos, do exerccio da aula de 24,4% e o do trabalho de 38,4%, conclui-se que esta diferena est relacionada com os parmetros da equao do Rendimento do Ciclo Trmico. Na comparao desses parmetros, pode-se verificar que a Potncia Eltrica do exerccio do presente trabalho (100MW) 20 vezes maior que a do exerccio da aula (5MW), enquanto que o Calor Fornecido do exerccio do trabalho (260,4MW) apenas 13 vezes maior ao Calor Fornecido do trabalho da aula (20,459MW).Tem-se a diferena das entalpias de entrada na caldeira do exerccio da aula com o exerccio do trabalho, que tem o valor de 738,8 KJ/Kg e ainda a diferena das entalpias de sada da caldeira do exerccio com o do trabalho, com um valor de 460,4 KJ/Kg. Analisando estes valores, pode retirar-se que a diferena de entalpia maior entrada da caldeira e conclumos que a variao de entalpia se deve s temperaturas da gua entrada da caldeira.Pela equao do Rendimento da Caldeira, verifica-se que este diretamente proporcional ao Calor Fornecido e inversamente proporcional ao produto do Poder Calorifico com o caudal do combustvel. Conclumos que por esta razo que os rendimentos das caldeiras no diferem tanto como o dos ciclos.

Exemplos de converso de energia

Energia cintica em energia calorifica:Sistema de travagem de um veculo: quando os discos de travo so apertados pelos calos dos traves, estes convertem o movimento giratrio em calor.

Energia cintica em energia eltrica:Alternador de um automvel: Quando a correia de um automvel gira, esta faz rodar o rotor do alternador. Quando isto acontece, est a girar um campo magntico rodeado por bobines, o que cria energia eltrica.

Energia eltrica em energia luminosa:Lmpada incandescente: quando a corrente eltrica atravessa o filamento de tungstnio no interior da lmpada, este fica incandescente, emitindo luz atravs do efeito de Joule. Esta lmpada tambm cria energia calorfica.

Energia trmica em energia cintica:Motores a combusto: Quando ocorre a fasca no interior do cilindro, esta faz a ignio da mistura ar-combustvel, criando uma exploso, esta que depois empurra o pisto para baixo.

Energia nuclear para energia eltrica:Centrais nucleares: as centrais nucleares fazem a fisso do urnio, quando ocorre a fisso, libertado uma enorme quantidade de eletres, originando energia eltrica.

Energia Qumica em Energia Eltrica Pilha: As molculas que se encontram no interior da pilha contem energia qumica, que atravs da reao de oxidao-reduo vo transformar essa energia em energia eltrica. As pilhas tm um rendimento entre 30% a 55% Energia Eltrica em Energia TrmicaResistncia Eltrica: A energia que vem da ligao ficha eltrica provoca o aquecimento da resistncia devido coliso dos eletres com os tomos da resistncia, convertendo assim a energia eltrica em trmica. Energia Luminosa em Energia Qumica Fotossntese: um processo, a nvel celular, onde a plantas utilizam odixido de carbonoegua, para obterglicoseatravs daenergialuminosa. Energia Cintica em QumicaIsqueiro: Ao realizar o movimento com o dedo de forma a rodar a pedra esta vai gerar uma fasca, de forma a realizar uma reao qumica com o gs onde ir gerar uma chama. Energia Potencial em Energia EltricaBarragem: Atravs da queda da gua, de uma determinada altura, a turbina ir comear a rodar, esta encontra-se ligada a um gerador, que converte o movimento do veio em energia eltrica. Este processo tem um rendimento de 80% a 95%.