Questão 2415097

• Banca: CESPE / CEBRASPE
• Órgão: PEFOCE
• Ano: 2012
• Provas: CESPE - 2012 - PEFOCE - Perito Criminal - Engenharia Mecânica
• Disciplina: Engenharia Mecânica
• Assuntos: Leis e Propriedades da Termodinâmica; Sistemas Termomecânicos; Termodinâmica; Turbinas a Vapor (elementos, características e classificação)

Julgue o item a seguir, acerca dos processos e conceitos relacionados aos ciclos de turbinas a vapor.

Em um ciclo a vapor de geração de potência, a eficiência térmica do ciclo pode ser aumentada pela diminuição da pressão no condensador, desde que a temperatura de saturação nesse dispositivo mantenha-se acima da temperatura do meio para o qual o condensador dispense calor.

• C. Certo
• E. Errado

Gabarito: C

Comentários

• CORRETO.

  Diminuir a pressão do condensador significa diminuir a pressã de vapor na saída da turbina. Essa é uma das alternativas para aumentar o rendimento térmico do ciclo (claro que respeitando a condição citada no enunciado). Uma outra possibilidade é o superaquecimento do vapor na saída da caldeira.

• A condição imposta com relação à temperatura de saturação é importante pois, ao abaixar-se muito a pressão no condensador, pode acontecer de haver certa quantidade de vapor saturado sendo enviado à bomba (próximo componente do ciclo).

• Importante atentar na questão sobre a temperatura de saturação ser superior a temperatura do fluido que troca calor com o fluido de trabalho. Uma pressão (em tese) muito baixa do condesador poderia fazer com que a temperatura do fluido de trabalho na região de saturação fosse menor que a temperatura do fluido que troca calor, o que acabaria fazer o fluido de trabalho reecber energia por transferência de calor. 

• Comprovando numericamente:

  *Lembrando: (1) Saída da caldeira e entrada da turbina; (2) Saída da turbina e entrada do condensador; (3) Saída do condensador e entrada da bomba; (4) Saída da bomba e entrada da caldeira.

  Efic.rankine = 1 - (h2 - h3)/(h1-h4)

  Como h = u + pv , temos:

  Efic.rankine = 1 - (u2 + p2v2 - u3 - p3v3) / (u1 + p1v1 - u4 - p4v4)

  Como os processos na caldeira e no condensador são ISOBÁRICOS, temos que p4=p1 e p2=p3

  Assim, temos:

  Efic.rankine = 1 - [ (u2 - u3 + p2(v2 - v3)) / (u1 - u4 + p1(v1 - v4)) ]

  Primeiramente, percebam que o fluido se condensará no condensador, isto é, sua densidade irá aumentar e volume específico (inverso da densidade) irá reduzir. Assim, percebemos que v2 > v3. Logo, v2 - v3 será positivo.

  A pressão aparece multiplicando o resultado (v2 - v3) , logo, quanto menor a pressão, menor será a parcela dessa equação. Perceba, então, que antes do colchete da equação aparece o sinal de negativo; ou seja, quanto menores forem os valores das parcelas, maior será a eficiência. Visto isso, se a pressão for pequena, a parcela da soma terá seu valor reduzido e, consequentemente, a eficiência aumentará.