Uma turbina com escoamento em regime estacionário recebe gás nas condições recebe gás nas condições de 500 K e 6 bar e descarrega a 371 K e 1,2 bar. Considerando o gás como ideal e a uma temperatura da vizinhança de 300 Ke Cp =(7 / 2) R, calcule:
W ideal

Passo 1

Beleza, aqui a ideia é calcular a potência máxima ideal (ou trabalho máximo por kg de gás) que a turbina pode entregar, considerando um processo reversível (ou seja, sem atrito nem irreversibilidades).
Conteúdo da matéria: termodinâmica de fluxo estacionário e exergia (com first and second law).
O que vamos precisar:
  • Fórmula do trabalho máximo para escoamento aberto (exergia):
  • Propriedades do gás ideal:
    ,
  • Dados:
    T1 = 500 K, p1 = 6 bar;
    T2 = 371 K, p2 = 1{,}2 bar;
    T0 = 300 K;
    .

Passo 2

Primeiro, calculamos a variação de entalpia por kg de gás (Δh = h1–h2).
Como De, vem:

Passo 3

Agora a variação de entropia por kg:
s1 - s2 = cplnT1T2 ;-; Rlnp1p2 = 72Rln!g(500371g);-;Rln!g(61,2g)
Calculemos os logaritmos:
s1 - s2 = 72Rtimes0,298 - Rtimes1,609 = 1,043,R - 1,609,R = -0,566,R , .
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Passo 4

Agora montamos o trabalho máximo (exergia):
Wrm ideal = h1 - h2 - T0,(s1 - s2) = 451,5,R ;-; 300,Ktimes(-0,566,R) = 451,5,R + 169,8,R = 621,3,R

Passo 5

Se a gente quiser transformar em kJ por kg, usa Wrm ideal = 621,3 times 0,287 approx 178,3;kJ/kg :

Resposta

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