Uma turbina a vapor de água adiabática de uma planta de potência recebe
de vapor a 3000 kPa e
. Vinte por cento do fluxo é extraído a 1000 kPa a
para um aquecedor de água de alimentação, e o fluxo restante sai a 200 kPa e
. Determine a potência da turbina.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma turbina a vapor adiabática em uma planta de potência. A gente precisa calcular a potência dessa turbina. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especialmente sobre processos adiabáticos e fluxo de massa. Vamos precisar entender como o vapor se comporta ao passar pela turbina e pelas extrações para o aquecedor de água.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o fluxo de massa total e como ele se divide. A turbina recebe 5 kg/s de vapor. Vinte por cento desse fluxo é extraído para o aquecedor, então 80% do fluxo continua na turbina até a saída final.
Passo 3
Agora, vamos usar a equação de energia para turbinas adiabáticas. A potência da turbina pode ser calculada considerando a entalpia do vapor na entrada e nas saídas.
Como a turbina é adiabática, não há troca de calor (
), então podemos simplificar para:
Passo 4
Precisamos encontrar as entalpias (
) nos pontos de entrada e saída. Para isso, usamos tabelas de propriedades da água ou diagramas de Mollier. Vamos considerar os seguintes pontos:
- Entrada da turbina: 3000 kPa e 500°C
- Extração para aquecedor: 1000 kPa e 350°C
- Saída final: 200 kPa e 200°C
Vamos buscar as entalpias correspondentes a esses estados.
Passo 5
Consultando as tabelas de vapor, temos aproximadamente:
Passo 6
Agora, vamos calcular a potência total da turbina considerando os dois fluxos de saída.
Para o fluxo extraído:
Para o fluxo de saída final:
Passo 7
Somando as potências dos dois fluxos, temos a potência total da turbina:
Resposta
A potência da turbina é de 4500 kW.