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Análise Central Térmica: Potência, Temperaturas, Receita Anual e Exergias, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

Documento contendo uma solução integrada de um problema de um cálculo de potência desenvolvida por uma turbina, temperaturas de entrada e saída, receita anual e análise de exergias e irreversibilidades em uma central térmica.

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 26/10/2007

bruno-resende-11
bruno-resende-11 🇧🇷

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INTEGRAL
Questão 01
Alguns dos valores da figura são:
Vazão volumétrica do gás de 1 para 2: 7000 m
3
/min; pressão do gás quente 101,33 kPa; temperatura de entrada do s: 205
temperatura de saída do gás: 127
o
C;vazão em massa de vapor de 3 para 4 : 115kg/min; pressão do vapor produzido 275,79
kPa;temperatura da água entrando na caldeira 40
o
C; pressão na saída da turbina 6,89 kPa, eficiência isentrópica da turbina 0,87.. As
entalpias do gás quente na entrada e saída, fluxo de 1 para 2, são h
1
= 480,24 kJ/kg e h
2
= 400,99 kJ/kg respectivamente. Esse gás pode
ser modelado como um gás ideal.
MMgas=28,97 . Eficiência da troca de calor na caldeira 0,85.
Calcule:
(a) potência desenvolvida pela turbina em kW;
(b) temperatura de entrada na turbina em
0
C;
(c) o ganho em US$/ano para uma operação anual de 7800 horas considerando que a eletricidade poderia ser comprada a US$ 0,12 /
kWh de uma concessionária.
(d) faça um balanço de exergias e irreversibilidades da planta.
1
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Turbina
Caldeira
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Baixe Análise Central Térmica: Potência, Temperaturas, Receita Anual e Exergias e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity!

INTEGRAL

Questão 01

Alguns dos valores da figura são:

Vazão volumétrica do gás de 1 para 2: 7000 m^3 /min; pressão do gás

temperatura de saída do gás: 127

o

C;vazão em massa de vapor de

kPa;temperatura da água entrando na caldeira 40 oC; pressão na saída d

entalpias do gás quente na entrada e saída, fluxo de 1 para 2, são h 1 = 480

ser modelado como um gás ideal. MMgas=28,97. Eficiência da troca de

Calcule:

(a) potência desenvolvida pela turbina em kW;

(b) temperatura de entrada na turbina em 0 C;

(c) o ganho em US$/ano para uma operação anual de 7800 horas consid

kWh de uma concessionária.

(d) faça um balanço de exergias e irreversibilidades da planta.

Caldeira Turbina

0 m 3 /min; pressão do gás quente 101,33 kPa; temperatura de entrada do gás: 205

o em massa de vapor de 3 para 4 : 115kg/min; pressão do vapor produzido 275,

a 40 oC; pressão na saída da turbina 6,89 kPa, eficiência isentrópica da turbina 0,87.. As

uxo de 1 para 2, são h 1 = 480,24 kJ/kg e h 2 = 400,99 kJ/kg respectivamente. Esse gás pode

8,97. Eficiência da troca de calor na caldeira 0,85.

anual de 7800 horas considerando que a eletricidade poderia ser comprada a US$ 0,12 /

bilidades da planta.

Turbina

Resp Receita = EPou * custo energ Err:511 US$ / ano (d) análise de exergias e irreversibilidades CALDEIRA Turbina ExTgas = Qgas *[ (Tmg - To) /Tmg] irrturb = mv(ex4 - ex5 ) -wturb Tmg = (T2-T1) / ln(T2/T1) 437.99 K ex4 Err: Extgas = 2257.71 KW term ex5 Err: Exvapor = Qvap *[(Tmv - To) / Tmv ] Resp irrturb = Err: Tmv = deltah /deltas Err:511 K Extvap = Err:511 KW Resp Irrev caldeira = Err:511 KW

Lado do Vapor mvapor 115 kg/min 1.92 kg/s p3 2.7579 bar t3 40 h3 Err:511 KJ / kg s3 Err:511 KJ/kg K eficald 0. com Σmehe = Wvc +Σmshsme = Σmehe = Wvc +Σmshsms = mgas e Wvc = 0 Qvap= Qgas Eficcald =mvapor(h4-h3) Qvapor = 5803.04 KWterm h4 = Qvap/mvapor + h3 Err:511 KJ/kg p4 =p3 2.7579 bar s4 Err:511 KJ/kg K Err:511 KJ / kg Err: 0.0689 bar Err: h5 = h4 - ηis *(h4 -h5s)is *(h4 -h5s) Err:511 KJ / kg s5 = Err: Wvc = mvapor(h4 - h5) Err:511 KW

° C

AVALIAÇÃO 01 - 2007 NOTURNO Tubulação Principal 1 4 VRP Turbina 2 5 Calor Processo 3 Estado 3 : Pressão Qproc e, (1) Calcular as irreversibilidades do processo todo em cada cenário (2) Verificar os casos onde seria recomendável colocar uma turbina acoplada ao processo considerando tempo de operaçao de 7600 horas / ano e custo da eletricidade igual a US$ 0,22/ KWh. Calcule o PayBack considerando que uma turbina de 1,2 MW custa US$ 1,5 *10^6. Uma restição técnica implica em que o título na saida da onde C é o custo a ser calculado, Cr é o custo do equipamento de referência, S é a potência do equipamento a ser calculado e Sr a do equipamento de referência. M = 0,6. Tabela de Cenários Vapor C.Processo Pressão caso Pressão (MPa) (KW term) (KPa) (a.1) saturado 4 a.1 2000 500 (a.2) 270 4 a.2 2000 temperatura 80 °C turbina não deve ser inferior a 0,90. A turbina tem uma ηis *(h4 -h5s)is = 0, Para avaliar custos de equipamento existe a regra de escala dada por C = Cr *(S / Sr) M Temperatura(°C) to = 20 ºC