Considere o seguinte sistema: Uma turbina de vapor numa instalação de geração de energia elétrica foi desenhada para operar com alimentação de vapor de 4500 kg / h a 70 bar e 600^circ C e, descarga a 10 bar. Faça:
Assumindo que a turbina é adiabática e que foi bem projetada, calcule a energia gerada pela turbina

Passo 1

Beleza, vamos dar uma resumida no que o exercício está pedindo. Temos uma turbina de vapor que opera com um fluxo de vapor de 4500 , kg/h a uma pressão de 70 , bar e temperatura de 600^circ C. Ela descarrega o vapor a 10 , bar. A turbina é adiabática (não troca calor com o ambiente) e foi bem projetada. Nosso objetivo é calcular a energia gerada por essa turbina. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente relacionados a processos adiabáticos e entalpia.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que significa um processo adiabático e uma turbina bem projetada. Um processo adiabático não troca calor com o ambiente, então toda a energia está relacionada à variação da entalpia do vapor. Uma turbina bem projetada geralmente opera de forma isentrópica, ou seja, o processo ocorre a entropia constante. Isso simplifica nossos cálculos.

Passo 3

Vamos começar calculando a entalpia do vapor na entrada da turbina ( h1). Para isso, usamos as tabelas de vapor ou diagramas de Mollier para encontrar a entalpia correspondente a 70 , bar e 600^circ C.
Usando as tabelas de vapor, por exemplo, encontramos que para 70 , bar e 600^circ C, a entalpia ( h1) é aproximadamente 3665 , kJ/kg.

Passo 4

Agora, vamos determinar a entalpia na saída da turbina ( h2) a 10 , bar. Como o processo é isentrópico, a entropia na entrada é igual à entropia na saída ( s1 = s2).
Consultando as tabelas de vapor para 10 , bar, procuramos o valor de entalpia correspondente à mesma entropia de entrada. Supondo que encontramos h2 = 2775 , kJ/kg.

Passo 5

Com as entalpias de entrada e saída, podemos calcular a variação de entalpia ( De):
De

Passo 6

Agora, vamos calcular a energia gerada pela turbina. Sabemos que a energia ( E) é dada pela multiplicação da variação de entalpia ( De) pela vazão mássica ( dotm):
E = dotm times De
A vazão mássica está em $ kg/h $, então precisamos converter para $ kg/s $:
kg/h
Agora, calculamos a energia:
kg/s

Resposta

A energia gerada pela turbina é de aproximadamente 1112,5 , kW.

Exercícios relacionados