Ciclo de Rankine | Termodinâmica

olá meus amigos meus amigos tudo bem é que o professor andré podia ler novamente e vamos dar continuidade aqui no estudo da termodinâmica hoje nós vamos falar então sobre o ciclo de rankine que é um circuito muito interessante nós estamos muito acostumados a estudar aqui dentro da termodinâmica principalmente no estudo da mecânica no estudo de outros cursos também é um ciclo bem interessante e vai ter quatro componentes principais e nós vamos ensinar bastante coisa para vocês agora então não deixem de conferir a não deixem de deixar o seu lic e de se inscrever no nosso

canal também bom então primeiro vamos ver o que a gente vai aprender aqui nessa aula tá então primeiro vamos fazer uma revisão rapidinho sobre o que são os diagramas termodinâmicos e os estados que a gente tem quando a gente estuda os diagramas termodinâmicos nós vamos estudar também o ciclo de ranking de simples que é aquele ciclo que tem os quatro componentes principais aqueles componentes básicos de um ciclo de ranking para quem já conhece sabe que eu tô falando pra quem não conhece vai conhecer agora tá é nós vamos estudar também é o cálculo dos calores

e dos trabalhos de cada um dos componentes desse ciclo de rankine tá então é nós vamos estudar todas as trocas de calor diz é é as interações de trabalho que vão acontecer em cada um desses componentes certo então não deixe de conferir também é eu vou ensinar vocês a com a calcular o rendimento de um ciclo de ranking a partir dos calores que nós calculamos aquino no passo 3 certo e no próximo vídeo eu vou mostrar pra vocês dois é dois exemplos de exercícios com as resoluções claro é a partir de ferramentas que a gente

aprendeu dentro dessa aula então no final da aula vou mostrar pra vocês anunciados só para dar um gostinho para vocês o próximo vídeo vocês acompanharem tão bem tá então primeiro vamos lá vamos fazer uma revisão sobre os diagramas aerodinâmicos não que é um diagrama termodinâmico ele vai relacionar duas propriedades do nosso de um determinado fluido está muitas vezes a gente utiliza água a gente pode visar o agente pode utilizar qualquer outra frente de trabalho também aqui em termodinâmica gente está acostumado a utilizar o diagrama ts que ele vai relacionar a temperatura com a entropia do

fluido tá e qualquer a cara do nosso diagrama dinâmico ele tem essa cara aqui essa montanha esquisita que nós temos aqui tá então cada ponto aqui nós vamos ter um valor de temperatura e um valor de entropia também tá é interessante também é nós observarmos que nós vamos poder tem também linhas de pressão constante tá que elas vão ser muito importante quando nós vamos estudar mudança de fase dentro de um é de um processo que acontecer dentro do é de algum processo aconteceu um processo chamado de acontecer então aqui nós temos que a pressão é

maior que a p 2 em todos os pontos dessa linha vermelha nós vamos ter uma pressão constante p1 nessa aqui pressão p2 tá temos aqui que a gente tem uma linha de temperatura constante então a gente deve entender que nesse ponto que acontece em mas as mudanças de fácil apreensão em temperatura constante mas primeiro vamos falar que também dessa região um ok da esquerda nessa região de esquerda nós temos aqui que nós vamos ter o o ponto de líquido subiu resfriado nessa região aqui porque líquidos humilhado porque a gente sabe que quando a gente atingir

esse ponto aqui ou esse ponto nós estamos no ponto de saturação do nosso fluido certo e quando nós estamos nesse ponto aqui a esquerda nós vamos estar a uma temperatura menor do que a temperatura de estruturação então quer dizer que nós estamos na região de líquido subir resfriado ou seja a uma temperatura do fluido menor do que a temperatura de saturação claro para uma determinada direção tá aqui no ponto dois aqui no meio nós vamos ter a região de vapor saturada ou para quem quiser chamar também de líquidos saturado ou pode chamar de região de

líquido mais vapor então essa região aqui nós temos a região que nós temos um líquido mais o vapor ou seja o fluido e começa assim se a gente está aquecendo e claro ele começa a a a mudar de fase aqui nessa extremidade esquerda ea partir do momento que a gente vai aquecendo mais ele nós vamos fazer com que mais um por vez sendo formado então a gente chega nessa região aqui do meio do nosso dia a greve então nossa região de vapor saturado ou líquido mais vapor aqui nessa região três nós vamos ter a região

então de vapor superfaturado porque foi superfaturado nós chegamos em uma região em que a temperatura do fluido ela vai ser maior do que a temperatura disso a apuração que lembrando acontece aqui no meio certo então a gente chama que essa região que dá direito a região de vapor superfaturado vai ser legal e muito interessante só que quando a gente estiver falando apps sobre os estados de cada um dos pontos do nosso de ranking com relação à energia de cada um desses estados ac 1 2 e 3 nós vamos ter então que corre o valor a

quantidade de energia que o vapor saturado vai ter é maior do que é de uva do do apoio prático saturado vai ser maior do que a do vapor saturado é e 262 aqui vai ser maior do que o do líquido subir resfriado isso vai ser muito importante pra gente quando nós vamos calcular o valor dos calores é dentro de um segundo de ranking então nós vamos aqui agora falar sobre o segundo do ranking de simples e vamos falar também principalmente sobre os componentes de do nosso ciclo tá então nós vamos falar dos quatro componentes principais

aqui nós temos entre meu círculo de ranking tá é o primeiro que a gente tem aqui é a caldeira está então depois eu vou falar pra vocês pra que serve essa caldeira o qual é a função dela dentro do nosso circo aqui depois nós temos uma turbina também vou falar pra vocês o que pra que serve essa turbina está nós vamos ter também um condensador tá e também vão ter uma bomba então o que vai acontecer no nosso futuro ele vai começar saindo a caldeira está ele vai pra turmina a turbina ela vai fazer o

trabalho dela tá ela vai jogar o fluido para o condensador o quando fui do elenco no condensador ele vai sofrer um processo em que depois teria jogado a bomba e é bomba ela vai fazer um outro processo que vai jogar o nosso clube do aparelho da caldeira então qual que é a função do nosso seguro de ranking me aqui é produzir energia na turbina então a gente vai querer fazer é produzir trabalho na nossa turmina é e com que esse trabalho seja em rotação de eixos tejo energia elétrica de qualquer forma então a função do

nosso ciclo de ranking aqui é gerar trabalho na nossa turbina tá ea partir de como que isso acontece então nós vamos começar então em si lindo calor do nosso fluido através da caldeira tá então nós vamos então acrescentar calor ou seja a partir daqui onde o combustível é por exemplo em a gasolina e tudo mais a gente vai acrescentar calor do nosso fluido lá dentro da caldeira e então ele vai passar por dentro da turbina ele vai é sofrer é um processo aqui em que ele vai produzir trabalho tá pra algum eixo para produzir energia

elétrica por exemplo e aí ele vai sair da turbina e ele vai vir o condensador a função do condensador fazer o que retirará calor do nosso fluido então a partir do momento que a gente retira calor do nosso fluido a gente vai estar saindo de uma de um estado aqui retirando o calor aqui e chegando dentro da bomba a gente retira calor do nosso rui daqui porque quando o nosso fluido ele sai da turbina ele sai no estado de líquido mais vapor tá então o condensador vai fazer o quê vai terminar de transformar o nosso

fluido aqui invicto por quê porque não é bom a gente não está interessado em ter nenhum tipo de medida porque pode causar danos nas pás da bomba tá então o que é bom vai fazer a bomba vai utilizar trabalho tá pra fazer com que aconteça a movimentação do nosso fluido então a partir do momento que o fluido e sai da bomba ele vai passar a caldeira a caldeira então é fazer o que acrescentar calor nosso fluido ela vai então sair de um estado de líquido e ele vai passar para a vapor a gente vai falar

mais um pouquinho sobre os estados de cada um dos pontos aqui e cada função de cada uma dessas diz componentes aqui mas primeiro para fazer um entendimento rápido aqui sob o selo de anqing s que são os componentes que nós temos aqui os quatro componentes básicos de um cirurgião aqui então aqui eu vou mostrar pra vocês cada estágio cada ponto de cada processo que nós vamos aqui tem dentro do nosso ranking e o que nós vamos considerá aqui nós vamos considerar que a saída da caldeira vai ser o mesmo ponto de entrada da turbina a

saída da turbina vai ser o mesmo ponto de entrada do condensador e assim sucessivamente para todos os processos aqui porque porque nós não estamos considerando aqui nenhum tipo de perda de energia e nenhum tipo de perda de pressão em tubulações já então a gente dá conta usando um cinto de anqing ideal tá bem então o primeiro o primeiro ponto nós vamos estudar é aqui na saída da turbina a entrada turmina tac é o mesmo onde a sair da caldeira qual vai ser o estado aqui quando o fluido ele está entrando na turbina ele vai ser

então o estado de vapor superaquecido há uma pressão alta a pessoa então nós vamos ter uma pressão alta do fluido aqui no ponto 1 tá então nós vamos ter uma pressão determinado e como é que a gente chamou de pressão de um ea gente vai estar no estado de vapor superaquecido com uma alta energia tá e aí então o fluido que vai acontecer ele vai passar por um processo dentro da turbina que ele vai chegar no ponto 2 na turbina a gente está fazendo a expansão do nosso fluido está é uma expansão do fluido então

que acontece a pressão dele vai cair tá e aí porque ele está utilizando energia do nosso fluido então a gente vai chegar aqui no ponto 2 e aí como é a gente diminui a pressão ela acontece e de chegar aqui no estado de vapor saturado onde a gente tem líquido mais vapor tá é o interessante a gente falar aqui que também vai acontecer para a bomba é que a gente vê que essa variação de peão 42 ela está acontecendo de forma constante tá então que acontece porque que está acontecendo porque a gente chega em a

gente fala que esse processo é isso entrópico porque em troca porque a gente não tem nenhum tipo de é troca de calor acontecendo aqui na turbina e a gente chama também que o processo é irreversível então faz com que a entropia do estado vai ser igual a entropia do estado dois então a gente vai falar um pouquinho mais para frente aqui no condensador que vai acontecer a gente vai retirar calor do nosso fluido se nós temos aqui então vapor mais líquido como eu falei pra vocês aqui no ponto 2 ea gente quer então transformar todo

esse vapor que tem aqui líquido então o que vai fazer a gente vai chegar aqui no ponto 3 então como a gente retirou vai retirar toda a energia desse estado que a gente vai transformar todo esse valor indicado o ponto 3 vai ser bem aqui em cima do nosso é aqui em cima da parte da esquerda do nosso diagrama então isso é muito interessante que a gente está no ponto 3 a gente vai ter só líquido em alguns casos nós vamos ter também até a chegada techno no estado de líquido subir é sumir resfriado para

que lhe seja garantido que na bomba nós vamos ter líquido realmente passando por dentro dela né então aqui na bomba o que vai acontecer nós vamos aumentar a pressão do nosso fluido ou seja vai acrescentar trabalho no nosso sistema aqui então vai gastar energia vai acrescentar é trabalho a gente vai chegar aqui no ponto 4 então com o aumento da pressão ea gente fala também que esse estado esse processo acontece conquista em praticamente porque não tem nenhuma troca de calor acontecendo dentro da bomba e também a gente fala de um processo irreversível outra coisa que

vai acontecer aqui também é que quando a gente chega na caldeira nós vamos ter o estádio então de líquido subir resfriado então beleza a gente chega então na entrada da caldeira que vai acontecer nós vamos acrescentar calor aqui no nosso futuro é até que a gente chegue de volta no estado um estado de vapor superaquecido há uma pressão alta tá bom pessoal então aqui como que nós vamos fazer para calcular todos os calores e como já falei pra calcular todos os trabalhos que a gente mostrou aqui pra vocês então como é que a gente vai

fazer isso a gente vai ter que aplicar então a primeira lei da termodinâmica em todos os componentes como se fosse um volume de controle porque a gente vai ter massa entrando em um componente por exemplo na turbina e nós vamos ter massa saindo dela também nós vamos considerar regime permanente acontecendo dentro dela também mas pra nós calculamos o valor dos calores trocados aqui nós vamos ter então que aplicar a primeira lei da termodinâmica então agora o que nós vamos fazer eu vou mostrar pra vocês algumas aproximações que nós temos que fazer aqui para que nós

consigamos calcular o valor do estado os calores e do trabalho tá vamos começar aqui no ponto 1 que nós temos então no ponto 1 nós vamos ter então um valor de temperatura pressão e de entropia porque o que nós sabemos é que nós temos o estado de vapor superaquecido então qualquer exercício você estiver fazendo o enunciado vai te dar valores das pressões e da temperatura acontecendo aqui ea partir disso quando nós vamos olhar lá numa tabela dinâmica nós vamos ter o valor dessa entropia aqui também pra vapor superaquecido então o estado aqui no ponto ele

vai ser determinado a gente consegue calcular o valor de um top que acontece aqui no ponto 1 então tudo bem a gente passa pelo processo da turbina nós vamos realizar é gastar é realizar trabalho entre nec e nós vamos chegar aqui no ponto 2 o que nós temos aqui o ponto 2 nós temos então um valor de temperatura e de pressão e um determinado título porque a gente tem um título porque nós vamos ter então é uma quantidade de vapor e uma quantidade de líquido nesse estado aqui tá só que qualquer outra coisa que nós

sabemos aqui que nós falamos lá em cima a entropia do estado dois vai ser igual a entropia do estado isso vai ser muito importante pra gente pra quando nós vamos definir é os estados ac do ponto 2 e nós quisemos saber o valor da entrada de dadá entrou em stall pia porque porque a gente vai estar em um estado entre líquido e vapor então nós não estamos nós não temos um valor determinado para encarar o campinense caso nós vamos ter então que calcular ela a partir de do título e partir da entrada da da entropia

que nós vamos ter que ela vai ser igual a entropia do estado um site pessoal é então aqui no condensador que vai acontecer no condensador nós vamos retirar a energia do nosso fluido aqui tá na forma de calor nós vamos chegar no ponto 3 o que nós temos aqui do ponto 3 nós temos que o título de negócio zero porque aqui a gente não tem mais nenhum tipo de vapor acontecerá com ele outra coisa que nós temos aqui também nós vamos ter um determinado valor de entropia e um determinado valor de volume específico tá é

isso tudo claro calculado a partir de uma épica de uma tabela termodinâmica muitas vezes a gente vai receber a gente vai ter o valor da pressão acontecendo esse fluido aqui também tá e dessa pressão o que nós podemos falar aqui também que é uma aproximação muito legal que a gente já falou lá em cima que é a pressão 1.3 vai ser igual a pressão no ponto 2 então o que acontece aqui no condensador nós temos um resfriamento e e com acontecendo a pressão constante já então p2 vai ser igual ao p3 e só se muito

importante pra gente o pessoal não esqueçam isso jamais tá do ponto 4 nós vamos ter então que é a mesma coisa aqui na caldeira a pressão no ponto 4 vai ser igual a pressão 1.1 porque na caldeira e no condensador nós vamos ter processos termodinâmicos acontecendo a pressão constante e isso é muito importante pra gente tá então a pressão na saída da bomba vai ser a mesma pressão na saída da caldeira pessoal outra coisa interessante nós vamos ter que saber que também que esse processo de 3 para 4 e acontece isso entrou rapidamente e isso

ajuda muito a gente em cálculos em exercício pessoal outra coisa nós vamos ter que é muito importante pra gente aqui também nós consideramos que o fluido aqui de 3 para 4 como ele é um líquido nós podemos aproximar ele falar que ele é é incompreensível ou seja o volume em três a gente vai tentar cumprir aqui na bomba mas o volume de se manter constante o pessoal está aqui é muito importante pra gente também tá ea partir dessa relação isso em troca nós vamos conseguir chegar em uma relação de em tal e isso eu vou

mostrar pra vocês aqui no próximo mês no haiti então o que mostra o que pra gente então aqui eu vou mostrar pra vocês como que a gente calcula a variação de entropia na bomba por ela ser um processo é incompreensível e também isso em troca então como nós temos que entrou pia no estado 4 é igual entropy no estado três nós nós vamos ter então que é lá daquela equação que a gente aprendeu lá quando a gente estava falando de entropia para uma substância é a volume constante né pra uma substância é incompreensível nós vamos

então logo à 4 - h3 vai ser integral de três até quatro é do volume é vezes a variação de pressão como nós temos um volume constante nós vamos poder tirar ele da integral tá é ea variação de pressão do estado três por quatro vai ser 4 - p3 então a entropia no estado quatro meses em talbisa três meses e é essa equação aqui é bem fácil para a gente entender que certo pessoal agora para os outros estados aqui para as outras é para os outros componentes como nós fazemos aqui nós vamos aplicar a primeira

lei em cada um dos componentes aqui é o primeiro com a caldeira que nós fazemos é que a troca de calor na caldeira aqui o que caldeira vai ser igual a a a vazão mas fica que nós temos aqui acontecendo dentro do nosso ciclo vez o h1 - h4 tá pessoal é a turbina vai ser como é vai ser é o trabalho aqui na turbina vai ser a razão mas fica o h1 - o h2 certo é só isso aqui aplicando claro a primeira lei é do tema dinâmica para caldeira turmina tá então a gente

sabe que a cnec turbina nós não vamos ter nenhum carro trocado e quem na caldeira nós vamos ter nenhum não vão ter nenhum é trabalho aqui realizado é no condensador vai ser a mesma coisa aqui na caldeira tá mas seu heliponto vez o h3 - jogadores claro a gente não tem nenhum trabalho acontecendo aqui no condensador e nós estamos aqui falando em todos os casos de casos de regime permanente tap só então todas as variáveis em função do tempo elas vão sentir 0 e também desconsiderando os efeitos de energia cinética em energia potencial lembrando aqui

também que lá na bomba nós vamos ter que aguentar 4 - h3 é igual em ponto é que é vezes então é o agogô e 3 ea variação do ip4 - um p 3 então aqui a gente consegue calcular qualquer um dos calores e qualquer um dos trabalhos de cada um dos componentes aqui dentro conhecendo todos os estados que a gente já falou lá em cima como que a gente calcula a pessoal aqui agora eu vou ensinar vocês a calcular a eficiência total do nosso ciclo a partir desses valores que a gente calcula aqui agora

a pouco tá então como é que a gente calcula o valor da eficiência é o trabalho líquido realizado pelo nosso sistema tá dividido pelo calor que entra no nosso sistema aqui tá então o trabalho líquido como a gente calcula mas seu trabalho realizado pela turbina - pela bomba porque a gente fala isso porque o nosso sistema ele vai produzir uma certa quantidade de energia na turbina que a gente vai poder utilizar de qualquer forma que a gente quiser a gente pode nós podemos fazer então é a rotação de e isso nós podemos produzir energia elétrica

mas nós gastamos energia para fazer a bomba funcionar porque a bomba ela usa energia elétrica pra classe para funcionar né então o trabalho líquido que a gente já utiliza que vai ser então um trabalho útil é aquele trabalho que a gente realmente consegue é utilizar para alguma coisa eliminando todos os gastos de trabalho então o trabalho de convencer o trabalho que a gente consegue realizar na turbina - o trabalho da bomba tá é então e como a gente calcula é o trabalho da turbina como a gente falou aqui claro a gente aqui nós estamos é

dividido pelo pela vazão máxima está então o trabalho líquidos da turbina aqui vai ser o h1 - jogadores o que dá ou wwf a 4 - h3 e o que da caldeira vai ser legal - área 4 todos aqui divididos pelo em ponto então a gente chega em um ponto que a gente vai realizar um exercício que na próxima aula exercício aqui que é bem interessante pra gente tá então a gente vai ter alguns estados determinados e vai ter que calcular o rendimento desse sistema aqui no exercício dois nós vamos ter que determina também o

rendimento para outros casos e para outros estados aqui determinados site pessoal então tomara que vocês tenham gostado aqui vocês têm aproveitado bastante aula nos próximos anos não só estes dois exercícios é e nos próximos nas próximas aulas vamos falar de cerca de ranking para alguns tipos específicos 1 com o reaquecimento com sg ativos então vai ser bem interessante para vocês grande abraço pessoal tchau