Numa termelétrica instalada na cidade de Cubatão-SP, vapor dágua entra em uma turbina, operando em regime permanente, na condição de
e uma vazão volumétrica de
, e sai da máquina com 0,1 bar e um título de
. Os efeitos de energia cinética e potencial, bem como perdas de calor, podem ser desprezados. Considerando que estes são dados de funcionamento da máquina, determine para esta turbina:
a) propriedades nos estados (transcreva-a para sua folha de respostas)
a) propriedades nos estados (transcreva-a para sua folha de respostas)
Entalpia específica | Entropia específica | Título | |
---|---|---|---|
Estado 1 | |||
Estado 2 | |||
Estado 2s |
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma turbina numa termelétrica de Cubatão-SP onde o vapor de água entra na turbina a 10 MPa e 600 °C, com uma vazão volumétrica de 0,36 m³/s. Ele sai da turbina a 0,1 bar com um título de 92%. Nosso objetivo aqui é preencher uma tabela com as propriedades termodinâmicas nos Estados 1, 2 e 2s, especificamente a entalpia específica, a entropia específica e o título. Vamos precisar utilizar tabelas de vapor e entender um pouco de termodinâmica de processos em turbinas.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar as propriedades no Estado 1, que é a entrada da turbina.
- Pressão (P₁): 10 MPa
- Temperatura (T₁): 600 °C
Para achar a entalpia específica (h₁) e a entropia específica (s₁) nessa condição, consultamos as tabelas de vapor super-aquecido. Para 10 MPa e 600 °C, os valores aproximados são:
- h₁ ≈ 3650 kJ/kg
- s₁ ≈ 6,6 kJ/(kg·K)
Passo 3
Agora, vamos para o Estado 2, que é a saída real da turbina.
- Pressão (P₂): 0,1 bar
- Título (x₂): 92%
O título nos diz a fração do vapor que está na fase gasosa. Com 92%, temos 8% de líquido. Consultando as tabelas de vapor para 0,1 bar:
- Entalpia da fase líquida (h_f) ≈ 191,81 kJ/kg
- Entalpia da fase vapor (h_g) ≈ 2583,9 kJ/kg
- Entropia da fase líquida (s_f) ≈ 0,6492 kJ/(kg·K)
- Entropia da fase vapor (s_g) ≈ 8,1503 kJ/(kg·K)
Calculamos a entalpia e entropia no Estado 2 usando o título:
Passo 4
Por fim, vamos determinar as propriedades no Estado 2s, que seria a saída se o processo fosse isentrópico (sem troca de entropia).
- Pressão (P₂s): 0,1 bar
- Entropia (s₂s): igual a s₁ = 6,6 kJ/(kg·K)
Com s₂s = 6,6 kJ/(kg·K) e P = 0,1 bar, calculamos o título (x₂s) usando:
Então, a entalpia no Estado 2s será:
Resposta
Aqui está a tabela preenchida com as propriedades nos diferentes estados da turbina:
Entalpia específica (h) [kJ/kg] | Entropia específica (s) [kJ/(kg·K)] | Título (x) [%] | |
---|---|---|---|
Estado 1 | 3650 | 6,6 | - |
Estado 2 | 2390 | 7,55 | 92% |
Estado 2s | 2089 | 6,6 | 79,3% |