Água entra em uma turbina a 15 Mpa e com entalpia de
. Na saída da turbina, a pressão da água é de 10 kPa . Considere que o processo é isentrópico, ou seja, a entropia da água na saída do equipamento é igual à entropia da água na entrada.
a. Determine a temperatura correspondente ao estado de entrada.
b. Qual o valor da entropia na entrada e na saída da turbina,
e
, em kJ/kg.K, respectivamente?
c. Como podemos classificar os Estados 1 e 2, respectivamente?
d. Qual o valor da entalpia na saída da turbina,
?
e. Qual a temperatura da água na saída da turbina?
b. Qual o valor da entropia na entrada e na saída da turbina,
c. Como podemos classificar os Estados 1 e 2, respectivamente?
d. Qual o valor da entalpia na saída da turbina,
e. Qual a temperatura da água na saída da turbina?
Passo 1
Vou listar o que o enunciado dá e o que pede (sem resolver ainda):
-
Dados fornecidos:
- Pressão de entrada:
. - Entalpia de entrada:
. - Pressão de saída:
. - O processo é isentrópico:
.
- Pressão de entrada:
-
Perguntas:
a. Determinar a temperatura correspondente ao estado de entrada (ou seja,).
b. Determinar as entropiase em .
c. Classificar os estados 1 e 2 (por exemplo: líquido comprimido, vapor saturado, vapor superaquecido, mistura).
d. Determinar a entalpia na saída da turbinaem .
e. Determinar a temperatura da água na saída da turbina.
Observação importante (metodologia): para vapor d’água usaremos as tabelas de vapor (tabelas de água saturada e de vapor superaquecido). Para obter
e
consultamos a tabela de vapor superaquecido em
procurando a linha cujo valor de entalpia é
. Para o estado 2, como
é muito baixo (10 kPa) usaremos propriedades de saturação a
e a condição isentrópica
para determinar a qualidade e
. Vou explicitar todos os valores que peguei nas tabelas quando os usar.
Passo 2
Determinar
e
a partir de
.
- Como
e , isso corresponde a vapor superaquecido (entalpia claramente muito maior que entalpia de líquido). - Peguei na tabela de vapor superaquecido para
o ponto que tem entalpia . Da tabela obtém‑se: - Temperatura:
. - Entropia:
.
- Temperatura:
(Comentário didático rápido sobre esse passo: nas tabelas de vapor superaquecido cada linha fixa a pressão e lista entalpia, entropia, temperatura, etc. Para um par
encontramos a linha de
e lemos a temperatura correspondente ao valor de
. Se o
não bater exatamente com uma entrada da tabela, faz‑se interpolação linear entre as linhas vizinhas — aqui considerei o valor presente na tabela para simplificar a explicação.)
Passo 3
Aplicar a condição isentrópica para obter
.
- Como o processo é isentrópico:
- Já temos
explicitado (mesmo valor que ).
Passo 4
Obter propriedades de saturação no nível de saída
e determinar a qualidade
(se for mistura).
- Peguei na tabela de água saturada (pressão de saturação) para
os seguintes valores: - Temperatura de saturação:
. - Entalpia do líquido saturado:
. - Entalpia do vapor saturado:
. Assim . - Entropia do líquido saturado:
. - Entropia do vapor saturado:
. Assim .
- Temperatura de saturação:
(Obs.: esses números foram lidos das tabelas de água saturada para
.)
- Como
está entre e (ver comparação: ), o estado 2 é uma mistura líquido‑vapor (vapor úmido). A qualidade é dada por: - Calculemos
:
Passo 5
Calcular a entalpia de saída
usando a qualidade
.
- Para mistura,
. Então: - Calculando:
Passo 6
Determinar a temperatura de saída
e classificar os estados.
- Como o estado 2 é mistura líquido‑vapor à pressão de saturação
, a temperatura do sistema é a temperatura de saturação: - Classificação dos estados:
- Estado 1: vapor superaquecido (pois
e correspondem a vapor acima da temperatura de saturação na pressão de ). - Estado 2: vapor úmido (mistura líquido‑vapor) a
, com qualidade .
- Estado 1: vapor superaquecido (pois
Resposta
a.
b.
c. Estado 1: vapor superaquecido; Estado 2: vapor úmido (mistura líquido‑vapor),
d.
e.
b.
c. Estado 1: vapor superaquecido; Estado 2: vapor úmido (mistura líquido‑vapor),
d.
e.