(9.104 - Van Wylen - 6ed). Uma turbina é alimentada com vapor de água a
e 600 kPa . A água é descarregada da turbina como vapor saturado a 20 kPa . Qual a geração de entropia dessa turbina e sua eficiência isentrópica?
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos uma turbina a vapor que recebe vapor de água a 300 °C e 600 kPa (estado 1) e descarrega como vapor saturado a 20 kPa (estado 2). A tarefa é:
- Calcular a geração de entropia da turbina (em kW/K).
- Calcular a eficiência isentrópica da turbina.
Conteúdo da matéria: turbomáquinas estacionárias (turbinas), aplicação das leis da termodinâmica (1ª lei para trabalho, 2ª lei para entropia), uso de propriedades do vapor em tabelas (entalpia
, entropia
).
O que vamos precisar:
– Propriedades do vapor nos dois estados (inlet e outlet) retiradas de tabelas (ou diagrama –
).
– Cálculo do escoamento isentrópico até a mesma pressão de descarga (20 kPa) para obter .
– Fórmulas:
• Geração de entropia: (adiabático, sem troca de calor).
• Eficiência isentrópica:
– Propriedades do vapor nos dois estados (inlet e outlet) retiradas de tabelas (ou diagrama
– Cálculo do escoamento isentrópico até a mesma pressão de descarga (20 kPa) para obter
– Fórmulas:
• Geração de entropia:
• Eficiência isentrópica:
Para simplificar, vamos tomar vazão mássica
,kg/s (muito comum em exercícios).
Passo 2
Puxando valores tabelados (exemplo ilustrativo):
- No estado 1 (600 kPa, 300 °C):
– EntalpiakJ/kg
– EntropiakJ/kg·K - No estado 2 (20 kPa, vapor saturado):
– EntalpiakJ/kg
– EntropiakJ/kg·K
Para o escoamento isentrópico de 1→2s, mantemos
e à pressão de 20 kPa encontraremos
. Supondo tabela:
-
kJ/kg
Passo 3
Calcular a geração de entropia (adiabático,
):
Passo 4
Calcular a eficiência isentrópica:
Resposta
Geração de entropia:
Eficiência isentrópica:
Eficiência isentrópica: