7.38 Uma turbina com potência de
opera de modo adiabático e reversível. A turbina é alimentada com vapor d’água a
e 2 MPa e a exaustão da turbina é encaminhada para um trocador de calor que opera a 10 kPa . A água sai desse equipamento como líquido saturado. Determine o trabalho específico na turbina e o calor transferido no trocador de calor.
Passo 1
O enunciado descreve uma turbina operando de forma adiabática e reversível (processo isentrópico) com entrada de vapor d’água a
e
, e exaustão a
cuja saída entra num trocador de calor até se tornar líquido saturado. Vamos usar:
. Tabelas de vapor para obter
no ponto de entrada.
. Condição isentrópica
para achar a qualidade
e
na pressão de exaustão.
. Cálculo do trabalho específico da turbina
.
. Cálculo da vazão mássica
.
. Balanço de energia no trocador:
.
Passo 2
Determine as propriedades no ponto de entrada
,
(tabelas de vapor superaquecido):
Passo 3
Na exaustão
, o vapor se expande isentropicamente, logo
Das propriedades de vapor saturado a
:
A qualidade
satisfaz
Então o entalpia de exaustão é
Passo 4
O trabalho específico da turbina é
Passo 5
A turbina produz
, logo a vazão mássica é
Passo 6
No trocador de calor o fluido sai como líquido saturado (
). O calor rejeitado por quilograma é
O calor total por segundo é
Resposta
O trabalho específico na turbina é
e o calor transferido no trocador de calor é