Problema 3.16 (Sandler, 2006): Vapor a
e
, é expandido em uma turbina adiabática até uma pressão de
à temperatura de
. (a) Se a turbina gera 750 kW , qual é a vazão mássica de vapor através da turbina. (b) Se uma quebra do isolamento térmico da turbina permite a perda de calor de
de vapor, e o vapor de saída está a
e 0,3 MPa, qual será a potência desenvolvida pela turbina, se as condições do vapor de entrada e a sua vazão mássica não mudarem?
R: (a)
; (b) Potência
Passo 1
O enunciado trata de vapor superaquecido que entra na turbina em
,
e sai em
,
, gerando
. A turbina é adiabática (parte (a)), e no item (b) há uma perda de calor de
e o vapor de saída fica a
, mesma pressão
. Precisamos de entalpias de entrada e saída (tabelas de vapor superaquecido) e usar a primeira lei para volume de controle em regime permanente.
Passo 2
Das tabelas de vapor superaquecido toma-se
para
, e
para
.
Passo 3
Em regime permanente e sem transferência de calor, a primeira lei para a turbina (negligenciando energia cinética e potencial) é
Isolando a vazão mássica
:
Passo 4
Convertendo para
:
Passo 5
Para o item (b) há perda de calor de
e a saída fica em
. Da mesma tabela superaquecido:
Passo 6
Agora a primeira lei inclui o calor perdido:
onde
. Assim
Substituindo
,
,
:
Resposta
(a)
(b)
(b)