(9.104 - Van Wylen - 6ed). Uma turbina é alimentada com vapor de água a 300^circ C 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? (0,533 k W / K ; 0 , 7 1)

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:
  1. Calcular a geração de entropia da turbina (em kW/K).
  2. 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 etarm is ;=;trabalho realtrabalho isentrópico ;=;h1 - h2h1 - h2s , 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:
ó
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):
    – Entalpia kJ/kg
    – Entropia kJ/kg·K
  • No estado 2 (20 kPa, vapor saturado):
    – Entalpia kJ/kg
    – Entropia kJ/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, dot Srm >=n = dot m,(s2 - s1) = 1;l(8,323 - 7,79r) = 0,533;kJ/K·s = 0,533;kW/K ):

Passo 4

Calcular a eficiência isentrópica:
etarm is = h1 - h2h1 - h2s = 3118,7 - 2644,23118,7 - 2450,4 = 474,5668,3 approx 0,71(ou 71%)

Resposta

Geração de entropia:
Eficiência isentrópica:

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