Uma turbina (expansor) com escoamento em regime estacionário recebe gás nas condições
e descarrega esse gás nas condições
. Considerando o gás como ideal, determine (por mol de gás) W, Wideal, Wperdido e Se para cada um dos casos a seguir, considerando
.
(a)
.
(a)
Passo 1
O enunciado descreve uma turbina em escoamento estacionário que recebe gás ideal nas condições
e descarrega em
. Precisamos calcular, por mol de gás:
– O trabalho real entregue .
– O trabalho ideal em processo isentrópico .
– O trabalho perdido .
– A entropia gerada .
Usaremos a primeira lei no regime estacionário (desprezando variações cinéticas e potencial) e as relações de gás ideal com , logo
.
– O trabalho real entregue
– O trabalho ideal em processo isentrópico
– O trabalho perdido
– A entropia gerada
Usaremos a primeira lei no regime estacionário (desprezando variações cinéticas e potencial) e as relações de gás ideal com
Passo 2
Para o trabalho real por mol, aplicamos a energia específica em regime estacionário sem calor trocado:
Assim,
Como
,
,
,
,
Passo 3
No processo isentrópico ideal, temos
Com
,
,
:
Passo 4
O trabalho perdido é a diferença entre o ideal e o real:
Passo 5
Como o processo é adiabático, toda variação de entropia é gerada internamente:
Substituindo
,
,
: