Uma turbina a vapor possui vazão de entrada de
de água a
velocidade de
. A saída é de 100 kPa , com título igual a 1 e velocidade muito baixa. Determine o trabalho requerido por unidade de massa e a potência gerada. R: 482,3 kJ/kg; 964,6 kW
Passo 1
Então, o exercício diz assim: temos uma turbina a vapor com vazão mássica de 2 kg/s. A entrada é vapor a 1000 kPa e 350 °C com velocidade de 15 m/s; a saída está a 100 kPa, título 1 (vapor seco saturado) e velocidade desprezível. A gente precisa achar primeiro o trabalho específico (kJ/kg) que a turbina realiza e, em seguida, a potência (kW) gerada por essa vazão.
Conteúdo: Termodinâmica de fluxo estacionário (primeira lei para turbinas), uso de tabelas de vapor para entalpias e consideração de energia cinética.
Conteúdo: Termodinâmica de fluxo estacionário (primeira lei para turbinas), uso de tabelas de vapor para entalpias e consideração de energia cinética.
Passo 2
Bora lembrar a teoria. Para um equipamento em regime estacionário e desprezando troca de calor e variação de energia potencial, a 1.ª lei vira:
onde
-
-
Como a velocidade de saída é “muito baixa”, a gente põe
Passo 3
Agora, só pegar a entalpia nas tabelas de vapor:
- Na entrada: vapor superaquecido a 1000 kPa (1 MPa) e 350 °C ⇒
kJ/kg. - Na saída: vapor saturado (título 1) a 100 kPa ⇒ é só
na 100 kPa ⇒
kJ/kg. - Energia cinética na entrada:
(lembra que 1 m²/s² = 1 kJ/kg).
Passo 4
Substituindo na equação do passo 2:
Passo 5
Pra achar a potência (
), multiplica pelo fluxo mássico:
Resposta
Trabalho específico: 482,3 kJ/kg
Potência gerada: 964,6 kW
Potência gerada: 964,6 kW