Questão 4: ( 2.0 pontos) Uma turbina opera em regime permanente com vapor d’água. Na entrada a pressão é 20 bar, a temperatura
e velocidade
. O vapor sai da turbina na condição de vapor saturado a 1 bar com velocidade de
. A turbina perde para vizinhança
na forma de calor. Calcule a potência da turbina
.
Passo 1
O enunciado trata de uma turbina em regime permanente (escoamento estacionário) de vapor d’água. São dados por quilograma de vapor:
• Entrada: ,
,
.
• Saída: vapor saturado a ,
.
• Perda de calor para a vizinhança: .
Deseja-se o trabalho específico (potência por kg de vapor).
• Entrada:
• Saída: vapor saturado a
• Perda de calor para a vizinhança:
Deseja-se o trabalho específico
Passo 2
Para escoamento estacionário aplicamos o balanço de energia por unidade de massa:
sendo
o calor agregado ao fluido (positivo se entra). Aqui há perda de calor de
, logo
Passo 3
Isolando o trabalho específico
:
Passo 4
Obtemos das tabelas de vapor:
• Entalpia na entrada (superaquecido a ,
):
• Entalpia na entrada (superaquecido a
• Entalpia do vapor saturado a
:
Passo 5
Calculamos a variação de energia cinética:
Passo 6
Substituindo na expressão de
:
Arredondando,