( 35 pontos) Uma turbina é bem isolada e opera em regime permanente. Vapor dágua entra a
com uma vazão volumétrica de
. Uma certa quantidade de vapor dágua é extraída da turbina a uma pressão de 0.5 MPa e a uma temperatura de
. O restante expande-se até uma pressāo de 6 kPa com um título de
. A potência total desenvolvida pela turbina é 11400 kW . Efeitos de energia cinética e potencial podem ser desprezados. Determine:
a) a vazão mássica do vapor em cada uma das duas saídas,
.
b) O diâmetro, em m, do duto através do qual o vapor é extraído se a velocidade neste local for de 20
.
a) a vazão mássica do vapor em cada uma das duas saídas,
b) O diâmetro, em m, do duto através do qual o vapor é extraído se a velocidade neste local for de 20
Passo 1
O enunciado descreve uma turbina com extração em regime permanente. Temos:
– Entrada de vapor a ,
e vazão volumétrica
.
– Saída de extração a ,
.
– Saída final a , título
.
– Potência desenvolvida .
Negligenciamos energias cinética e potencial.
Conteúdo: balanço de massa e de energia para volume de controle em escoamento estacionário e uso de tabelas de vapor d’água para obter entalpias e volumes específicos.
– Entrada de vapor a
– Saída de extração a
– Saída final a
– Potência desenvolvida
Negligenciamos energias cinética e potencial.
Conteúdo: balanço de massa e de energia para volume de controle em escoamento estacionário e uso de tabelas de vapor d’água para obter entalpias e volumes específicos.
Passo 2
Calcular a vazão mássica na entrada
. Primeiro convertemos a vazão volumétrica para
:
De tabelas, em
,
o volume específico é
Logo
Passo 3
Obter entalpias nos três estados a partir de tabelas:
– Estado :
.
– Estado (extração): em
,
temos
– Estado
– Estado
– Estado
(exaustão): em
,
Passo 4
Aplicar balanço de energia para escoamento estacionário:
com
. Substituindo:
Resolvendo para
:
Então
Passo 5
Determinar o diâmetro do duto de extração. A vazão volumétrica na extração é
Se a velocidade ali é
, a área da seção reta vale
Logo o diâmetro é
Resposta
a)
e
b)
b)