Uma turbina a vapor possui vazão de entrada de 2 kg / s de água a 1000 kPa, 350 ^circ C e velocidade de 15 m / s. 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.

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:
wt = (h1 + V1^22) - (h2 + V2^22),
onde
- é a entalpia (kJ/kg),
- é a velocidade (m/s).
Como a velocidade de saída é “muito baixa”, a gente põe .

Passo 3

Agora, só pegar a entalpia nas tabelas de vapor:
  1. Na entrada: vapor superaquecido a 1000 kPa (1 MPa) e 350 °C ⇒
    V1^22 = 15^22 = 112,5;(m²/s²) = 0,1125;kJ/kg kJ/kg.
  2. Na saída: vapor saturado (título 1) a 100 kPa ⇒ é só na 100 kPa ⇒
    kJ/kg.
  3. Energia cinética na entrada: ²²
    (lembra que 1 m²/s² = 1 kJ/kg).

Passo 4

Substituindo na equação do passo 2:
wt = l(3158,0 + 0,1125r) - l(2675,5 + 0r) = 3158,1125 - 2675,5 approx 482,3;kJ/kg

Passo 5

Pra achar a potência ( dot W = dot m ; wt = 2,0;kg/s times 482,3;kJ/kg = 964,6;kW ), multiplica pelo fluxo mássico:

Resposta

Trabalho específico: 482,3 kJ/kg
Potência gerada: 964,6 kW

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