Ciclo Rankine
Por: Alexandre Krul • 21/1/2016 • Trabalho acadêmico • 2.381 Palavras (10 Páginas) • 774 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM[pic 1]
FACULDADE DE TECNOLOGIA – FT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO: ENGENHARIA MECANICA
Alexandre Mendonça Krul
Cláudio Soares do Nascimento
Richard Lagares Filho
Lucas Souza Yamane
CICLO RANKINE: PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES
MANAUS – AM
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM
Alexandre Mendonça Krul
Cláudio Soares do Nascimento
Richard Lagares Filho
Lucas Souza Yamane
CICLO RANKINE: PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES
[pic 2]
[pic 3]
MANAUS – AM
2016
Sumário
1. INTRODUÇÃO
2. O CICLO RANKINE
3. APLICAÇÕES
3.1 Aplicação do ciclo Rankine nas centrais nucleares
3.2 Termelétricas
3.3 Bancada de estudo do ciclo Rankine da Universidade Federal do Amazonas
4. CONCLUSÃO
5. Bibliografia
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema do ciclo Rankine
Figura 2 - Central Nuclear
Figura 3 - Termelétrica
Figura 4- Bancada do ciclo Rankine da UFAM
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
Entalpia no estado termodinâmico n[pic 4]
Trabalho líquido na bomba[pic 5]
Trabalho líquido na turbina[pic 6]
Transferência de calor para a água no gerador de vapor[pic 7]
Transferência de calor do reservatório quente ao reservatório frio[pic 8]
Transferência de calor do reservatório frio ao reservatório quente[pic 9]
Eficiência térmica do ciclo[pic 10]
RESUMO
Este trabalho apresenta um estudo sobre o ciclo Rankine, um ciclo termodinâmico caracterizado pela conversão de calor em trabalho. O estudo deste ciclo é muito importante devido sua aplicação em centrais termelétricas, onde há a conversão de energia térmica em mecânica e desta em elétrica. O processo de conversão da energia térmica ocorre com um fluido que produz trabalho no seu processo de expansão, e o ciclo que mais se assemelha ao que é aplicado nessas centrais é o ciclo Rankine. Devido à grande importância do ciclo, muitos estudos são realizados em cima do ciclo, tanto estudos focados no ensino da engenharia quanto pesquisas para obter um melhor aproveitamento de energia através do ciclo.
Palavras-chave: Rankine, Termodinâmica, Termelétrica, Geração de Energia;
INTRODUÇÃO
O uso do calor para gerar trabalho e, consequentemente, gerar energia elétrica foram os precursores da revolução industrial, melhorando a qualidade de vida da população mundial. Isso tudo acabou revolucionando os meios de transportes terrestres, fluviais e equipamentos que realizavam trabalhos mecânicos. Um dos pesquisadores que contribuiu para o avanço dessa tecnologia foi William John Macquorn Rankine, professor da Universidade de Glasgow, ao criar seu ciclo e determinar a eficiência dele.
Após tais avanços no estudo da produção de energia a partir do vapor, sabe-se historicamente que a Europa e os Estados Unidos foram os primeiros a desenvolver tecnologias de centrais termelétricas. No qual essas tecnologias começaram a atrelar recursos energéticos não renováveis com o funcionamento dessas centrais, como é o caso do petróleo, carvão e urânio.
Diante do enorme potencial a ser explorado e do crescente consumo de energia elétrica no Brasil, as centrais termoelétricas são consideradas uma das principais fontes de energia para abastecer o país com energia elétrica. Além disso, as centrais nucleares vêm ganhando bastante espaço em todo mundo. Por tal fato, é de suma importância o estudo e pesquisas voltados ao ciclo Rankine e os sistemas termodinâmicos. Por conta disso, é visto que o mundo acadêmico estuda bastante o ciclo a fim de obter melhorias.
O CICLO RANKINE
O ciclo Rankine ideal é considerado o ciclo modelo para as usinas termelétricas, pois é o que mais se aproxima do ciclo real destas. Na forma mais básica consiste em quatro componentes: uma bomba, um gerador de vapor exemplo caldeira, uma turbina e um condensador.
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Figura 1 - Esquema do ciclo Rankine
O fluido mais utilizado no ciclo de Rankine é a água. O ciclo é composto de 4 processos:
- O fluido entra na bomba onde ocorre a compressão do fluido. No processo ideal é suposto que esse processo é irreversível e adiabático.
- O líquido já comprimido entra no gerador de vapor (caldeira) onde é aquecida até chegar no estado de vapor superaquecido. No ciclo ideal a caldeira ou o gerador de vapor são considerados aparelhos reversíveis internamente à pressão constante.
- Ao sair do gerador de vapor, o fluido no estado de vapor superaquecido vai para a turbina onde ele se expande e gera trabalho na turbina através da rotação do eixo, geralmente está acoplada a um gerador elétrico. Na turbina assume-se que o processo de expansão da água é adiabática e reversível internamente ( isentrópico)
- O vapor deixa a turbina e vai para o condensador, onde ocorre a transferência de calor na vizinhança. Num condensador ideal a água que está no estado de vapor ou bifásica (líquido e vapor), passa por um processo reversível internamente a pressão constante.
As expressões que tratam do trabalho e do calor trocado para os quatro processos básicos são obtidas aplicando a 1° Lei da termodinâmica. Considerando um ciclo ideal as variações de energia cinética e potencial são consideradas nulas, pois seus valores são desprezíveis.
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