Sistemas Trmicos II 2 Lista de Exerccios Entrega: 23/04/2015

1 - Na turbina de um ciclo Rankine ideal, mostrado na figura, entra vapor superaquecido a 30 bar e 500C e deixa o condensador como um lquido saturado a 0,1 bar. Determinar a) A eficincia termica, b) o fluxo mssico de vapor, em kg/h, c) fluxo de calor fornecido para o ciclo em MW, d) fluxo mssico de gua de arrefecimento em kg/h, se a temperatura aumenta de 18 a 28 C. A potncia lquida na sada de 100 MW.

2 - Um ciclo de potncia a vapor ideal mostrado na figura trabalha com as duas condies a seguir. A) O vapor de gua a 120 bar e 600 C, expandido a 10 bar, em que uma parte removida e levada a um aquecedor aberto. O restante reaquecido a 540 C e se expande para 0,08 bar. Calcule (1), a frao da corrente total extrada para o aquecedor, e (2) a eficincia trmica do ciclo.

3 - A caldeira de um ciclo regenerativo produz vapor a 1600 psia e 900 F. Um aquecedor fechado recebe vapor extrado da turbina a 350 psia e um aquecedor aberto opera a 120 psia. O condensador funciona a 1 psia e o condensado proveniente do aquecedor fechado estrangulado para ser enviado ao aquecedor aberto. H uma bomba depois do condensador e outra depois do aquecedor aberto, ambas com eficincia de 85%. A qualidade do vapor que sai no condensador 0,98. Determine: a) A frao do fluxo total de entrada no aquecedor aberto e fechado. b) A eficincia da turbina. c) A eficincia do ciclo.

4 - O consumo horrio de uma fbrica de produtos qumicos 18.000 kg de vapor na presso de 15 kg/cm2, e tem uma instalao que produz 20 kg/cm2 e 400 C. Entre a estao geradora de vapor e os aparatos de utilizao, se instala uma turbina de contrapresso tendo um rendimento interno de 0,7 e um rendimento mecanico de 0,95. Determinar a potncia mxima que a turbina pode gerar.

5 Em uma turbina de vapor de fase nica, o estado inicial de vapor 0) dado por p0 = 10 kg/cm2 e um volume especfico v0 = 0,32 m3/kg, e o estado final (2) dado por p2 = 1,8 kg/cm2 e volume especifico v2= 1,4 m3/kg. O estado final adiabtico terico (A) dado por uma presso de 1,80 kg/cm2 e um volume especfico v = 1,2 m3/kg. A eficincia mecnica de 0,90 e o coeficiente adiabtico do vapor 1,30. Determine: a) O desempenho interno da mquina b) O consumo por cv/hora

6 - A ao da turbina de um nico estgio tem uma eficincia interna mxima e desempenho mecnico de 0,90; Os seguintes dados so conhecidos, 2 = 1; 1 = 22 Coeficiente de perda na tubeira: = 0,95 Coeficiente de perdas nas lminas: = 0,85 Dimetro da turbina, 2225 mm ROM: n = 3000 Determine: a) Valor de 1 e 2 b) O consumo em cv/h c) O consumo interno em cv/h d) O consumo terico em cv/h

7 - Em uma turbina de vapor de gua, a entalpia inicial de 768 kcal/kg e a entalpia final de 570 kcal/kg, a qual gira a 3500 rpm. A turbina tem cinco graduaes de presso, dos quais o primeiro tem o dobro de velocidade. A relao entre o dimetro da primeira montagem e os restantes de 0,85, sendo a relaes cinemticas de mximo rendimento as seguintes: 1 = 1/9 para os escalonamentos de velocidade (Curtis) 2 = 1/5 para a etapa nica velocidade Determine os dimetros mdios dos escalonamentos desta turbina.

8 - Uma turbina de ao de bloco nico tem as seguintes caractersticas: Dimetro mdio do bloco 1,8 metros = 0,95; 1 = 17; MEC = 0,95; = 0,84 Estado termodinmico do vapor: p1 = 40 kg/cm-1, T1 = 400 C, p2 = 9 kg/cm2 A turbina trabalha sob o mximo desempenho interno. Determinar: a) Nmero de rotaes por minuto b) Os tringulos de velocidade c) As perdas na coroa d) Potencia e torque para um consumo de 5 kg/s

9 Quais as diferenas principais entre caldeiras aquatubulares e flamotubulares? Em quais casos so utilizadas cada uma delas?

10 Cite e justifique os possveis efeitos de se trabalhar com vapor saturado na entrada de uma turbina.

11 De quais maneiras pode-se aumentar a eficincia de combusto na fornalha de uma caldeira?

12 Descreva as irreversibilidades existentes em um processo real do ciclo Rankine: a) Na bomba b) Na caldeira c) Na turbina d) No condensador

13 Seria possvel trabalhar com fluido supercrtico em um ciclo Rankine? Comente.

14 No processo de design de uma turbina a gs, qual seria o nmero mximo de estgios a serem desenvolvidos?