(35 pontos) Vapor dágua a 16 MPa e
entra em uma turbina isolada operando em regime permanente e sai a 10 kPa . A potência desenvolvida pela turbina é de
. Efeitos de energia cinética e potencial são desprezados. Determine:
a) A potência máxima teórica desenvolvida pela turbina, em kJ/kg;
b) A eficiência isoentrópica da turbina.
a) A potência máxima teórica desenvolvida pela turbina, em kJ/kg;
b) A eficiência isoentrópica da turbina.
Passo 1
Temos vapor d’água entrando na turbina em regime permanente com pressão e temperatura de entrada
e saindo
pressão
Desprezam-se as variações de energia cinética e potencial. A potência real desenvolvida é
Pede-se
a) a potência máxima teórica (trabalho isentrópico) por kg de vapor;
b) a eficiência isoentrópica da turbina, definida por
a) a potência máxima teórica (trabalho isentrópico) por kg de vapor;
b) a eficiência isoentrópica da turbina, definida por
Para isso vamos usar a
ª lei do escoamento permanente e tabelas de vapor d’água.
Passo 2
Estado
(entrada): superaquecido a
e
.
Das tabelas de vapor obtemos
Das tabelas de vapor obtemos
Passo 3
Estado
s (saída isentrópica):
e
.
Nas tabelas de vapor saturado a :
Nas tabelas de vapor saturado a
Então
e a qualidade
satisfaz
Logo o entalpia de saída isentrópica é
Passo 4
O trabalho isentrópico por unidade de massa é
Este é o valor máximo teórico (potência máxima) por kg de vapor.
Passo 5
A eficiência isoentrópica da turbina é
Resposta
a)
b) (ou
).
b)