Uma turbina de vapor, em uma pequena instalação de geração de energia elétrica foi desenhada para operar com alimentação de vapor de
a 60 bar e
, e descarga a 10 bar.
Se a turbina tiver eficiência de
, qual seria a temperatura do vapor de descarga? Qual seria a taxa de produção de entropia para este caso?
Se a turbina tiver eficiência de
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente calcular duas coisas numa turbina de vapor: a temperatura de saída do vapor e a taxa de produção de entropia. Os dados são:
- Vazão mássica de vapor:
- P1 = 60 bar, T1 = 500 °C
- P2 = 10 bar
- Eficiência isentrópica da turbina:
Conteúdo: Termodinâmica de turbinas, propriedades do vapor (tabelas de vapor), eficiência isentrópica, balanço de entropia.
O que vamos precisar:
O que vamos precisar:
- Obter
e nas tabelas pra 60 bar e 500 °C. - Estimar, pelas tabelas, o estado isentrópico de saída (mesmo
) a 10 bar e daí achar . - Aplicar eficiência isentrópica para achar
. - Voltar nas tabelas pra achar
e a partir de e . - Balanço de entropia pra achar
.
Passo 2
Vamos buscar nas tabelas de vapor superaquecido (ou usar um software/propriedades do steam) os valores no ponto 1 (60 bar, 500 °C):
- Entalpia
- Entropia
Como funciona? Você olha na tabela de superaquecido para P=60 bar e T=500 °C e lê
e
.
Passo 3
Estado isentrópico na saída (ideal):
-
Agora, nas tabelas de superaquecido abar, você acha o ponto onde . Interpolando entre 300 °C e 325 °C, dá: -
Passo 4
Como a turbina não é ideal, usamos a eficiência isentrópica:
Substituindo:
Passo 5
Agora, a partir de
bar e
, voltamos às tabelas de superaquecido e interpolamos para achar a temperatura e a entropia reais de saída:
Passo 6
Pra calcular a taxa de produção de entropia, fazemos o balanço de entropia na turbina (assumindo sem trocas de calor com ambiente):
Antes, convertemos
Então:
Então:
Como
, dá
Resposta
Temperatura de descarga real:
Taxa de produção de entropia:
Taxa de produção de entropia: