Os seguintes dados referem-se a uma instalação motora:
, pressão de saída do condensador e entrada na bomba.
, pressão e temperatura de saída da bomba e entrada na caldeira.
, pressão e temperatura de saida da caldeira e entrada da turbina.
, pressão e titulo de saida da turbina e entrada no condensador.
Vazão de fluido de trabalho
a) Supondo a turbina adiabática, determine a potência produzida pela turbina.
Vazão de fluido de trabalho
a) Supondo a turbina adiabática, determine a potência produzida pela turbina.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um sistema termodinâmico com algumas pressões, temperaturas e uma vazão de fluido de trabalho. O conteúdo principal aqui é a termodinâmica, mais especificamente sobre ciclos termodinâmicos como o ciclo de Rankine. Para determinar a potência produzida pela turbina, vamos precisar usar propriedades termodinâmicas das substâncias envolvidas e a equação da potência em sistemas de energia.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa uma turbina adiabática. Uma turbina adiabática é um dispositivo onde o processo acontece sem troca de calor com o ambiente, ou seja, é um processo adiabático. Nesse caso, a única transferência de energia é pelo trabalho.
Passo 3
Para calcular a potência produzida pela turbina, usamos a seguinte fórmula:
Aqui,
é a potência da turbina,
é a vazão de massa do fluido de trabalho,
é a entalpia na entrada da turbina e
é a entalpia na saída da turbina.
Passo 4
Vamos identificar os pontos 3 e 4 do diagrama termodinâmico:
- Ponto 3:
, - Ponto 4:
,
Precisamos encontrar as entalpias
e
para usar na fórmula da potência.
Passo 5
Primeiro, vamos encontrar
. No ponto 3, temos água superaquecida. Precisamos consultar as tabelas de vapor ou usar um software de propriedades termodinâmicas para encontrar
a
e
.
Supondo que, após consulta, encontramos:
Passo 6
Agora, vamos encontrar
. No ponto 4, a pressão é
e o título
. O título
representa a qualidade do vapor, ou seja, a fração da massa que está em fase vapor.
A entalpia
pode ser calculada usando:
Onde
é a entalpia do líquido saturado e
é a entalpia de vaporização a
.
Consultando as tabelas de saturação, suponhamos que:
Então,
Passo 7
Agora que temos
e
, vamos calcular a potência produzida pela turbina.
Substituindo os valores:
Resposta
A potência produzida pela turbina é de aproximadamente 9.714 MW.