As turbinas de vapor não podem funcionar com vapor saturado, uma vez que as partículas de água ao embaterem nas pás do rotor danificam-no e levam à gripagem da turbina. Deste modo, procede-se ao sobreaquecimento do vapor [Steam Superheating], que mais não é que elevar a sua temperatura além da temperatura de vapor saturado, temperatura essa que também varia com a pressão a que o vapor se encontra. Por exemplo, à pressão de 1 bar, a temperatura a que o vapor condensa é 99,63 ºC; a 100 bar, essa temperatura sobe para os 311,1 ºC; e a 200 bar só teremos vapor saturado aos 365,8 ºC. Assim, ao sobreaquecer-se o vapor além destas temperaturas [e para estas pressões], obtém-se vapor sobre-aquecido, i.e., sem quaisquer partículas de água no estado líquido.

 

O reaquecimento não é mais que extrair o vapor em certos pontos, canalizá-lo de volta à caldeira, reaquecê-lo [ou mesmo sobreaquecê-lo] e encaminhá-lo para o andar seguinte da turbina. Assim, depois de uma queda de pressão do vapor após a sua expansão num dado andar, este é sobreaquecido novamente mas a uma pressão menor que a original. É normal as turbinas terem entre duas a três tiragens de vapor para reaquecimento, variando obviamente com a sua potência.

 

Estes dois processos aumentam em muito o rendimento de uma turbina, pois permitem um aproveitamento da energia do vapor bastante melhor em comparação com um ciclo simples em que o vapor é simplesmente aquecido e expandido uma só vez. Uma forma útil de explicar os acontecimentos é através do ciclo de Rankine esquematizado em baixo. Em abcissas temos a entropia enquanto que em ordenadas temos a temperatura.

 

Começando no ponto 1, o vapor sobreaquecido entra na turbina onde se expande. Como se pode observar, há uma queda de pressão de p1 para p2. A sua entropia permanece idealmente constante⁽²⁾. Caso não houvesse um reaquecimento, o vapor expandir-se-ia de p1 para p3, do ponto 1 para o ponto 4'. Contudo, com o reaquecimento, o vapor é encaminhado para a caldeira, novamente sobreaquecido, do ponto 2 para o ponto 3, mas a uma pressão p2 menor que a pressão inicial p1, encaminhado de volta para um andar de pressão inferior ao andar precedente e expande-se finalmente de p2 para p3, do ponto 3 para o ponto 4. Podemos ver que a soma das duas expansões é superior a uma única expansão. Para se obter a mesma expansão sem reaquecimento, ter-se-ia que sobreaquecer o vapor até muito perto ou mesmo além dos limites metalúrgicos tanto da turbina como da própria caldeira. Depois, o vapor é condensado do ponto 4 até ao ponto 5 e daí é comprimido por uma bomba até 6, da pressão p2 para a pressão p1. Do ponto 6 ao ponto 1, a pressão constante, o vapor é sobreaquecido pela caldeira.

 

Ao ciclo de Rankine em cima corresponde uma instalação do tipo da esquematizada na imagem em baixo. Os pontos nesta imagem estão relacionados com os pontos do ciclo de Rankine da imagem anterior. P_in e P_out representam as potências fornecida pela turbina e consumida pela bomba, respectivamente, enquanto que Q_in e Q_out representam o calor fornecido à caldeira e o calor libertado para o exterior pelo condensador.

 

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