QUESTÃO 2) Uma turbina operando em regime permanente recebe vapor dágua a 6 MPa e
e libera vapor saturado a 50 kPa . Desprezando a transferência de calor entre a turbina e sua vizinhança e também os efeitos de energia cinética e potencial, determine:
a) A potência máxima desenvolvida pela turbina, em
;
b) A potência real desenvolvida pela turbina, em
;
c) A eficiência isentrópica para o processo de expansão.
a) A potência máxima desenvolvida pela turbina, em
b) A potência real desenvolvida pela turbina, em
c) A eficiência isentrópica para o processo de expansão.
Passo 1
O enunciado trata de uma turbina a vapor em regime permanente, sem troca de calor com o meio e desprezando energia cinética e potencial. Dados de entrada: pressão
e temperatura
; na saída
e vapor saturado. Vamos usar tabelas de vapor para obter entalpias e entropias nos estados, calcular a expansão isentrópica (para trabalho máximo), o trabalho real e a eficiência isentrópica.
Passo 2
Identificamos os dois estados:
Estado 1 (entrada, superaquecido):
Estado 1 (entrada, superaquecido):
Das tabelas de vapor encontra-se
Passo 3
Estado 2 real (saída, vapor saturado a
):
Como é vapor saturado, das tabelas:
Passo 4
Estado 2s (expansão isentrópica até
):
Em
estamos na zona bifásica, com
Calcula-se a qualidade
:
Em seguida a entalpia no estado 2s:
Passo 5
Trabalho máximo (isentrópico) por unidade de massa:
Passo 6
Trabalho real por unidade de massa:
Passo 7
Eficiência isentrópica da turbina:
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)