Uma turbina a vapor em regime permanente é operada em carga parcial ao se estrangular o vapor d’água para uma pressão inferior antes que ele entre na turbina. Antes do estrangulamento a pressão e a temperatura são, respectivamente,
e
. Após o estrangulamento, a pressão é de
. Na saída da turbina, o vapor d’água encontra-se a
e com um título de
. A transferência de calor para as vizinhanças e todos os efeitos de energia cinética e potencial podem ser ignorados. Determine:
(a) a temperatura na entrada da turbina;
(b) a potência desenvolvida pela turbina, por lb de vapor.
(a) a temperatura na entrada da turbina;
(b) a potência desenvolvida pela turbina, por lb de vapor.
Passo 1
O enunciado descreve uma turbina a vapor em regime permanente, operada em carga parcial por estrangulamento do vapor de
e
até
, seguido de expansão até
com título
. Desprezam-se trocas de calor com o meio e variações de energia cinética e potencial. Vamos usar:
– No estrangulamento, .
– Nas tabelas de vapor saturado e superaquecido, buscar e interpolar para achar
.
– Na turbina, balanço de energia sem calor nem /
dá
.
– No estrangulamento,
– Nas tabelas de vapor saturado e superaquecido, buscar
– Na turbina, balanço de energia sem calor nem
Passo 2
Estado
(antes do estrangulamento):
Nas tabelas de vapor superaquecido, obtemos
Como o estrangulamento é adiabático e irreversível, mantém-se a entalpia:
Passo 3
Estado
(entrada na turbina):
Nas tabelas de vapor superaquecido a
anotamos alguns valores de
em função de
:
Interpolando linearmente entre
e
para
:
Passo 4
Estado
(saída da turbina):
Nas tabelas de vapor saturado a
temos
Logo
Passo 5
Balanço de energia na turbina (sem calor, sem variação de
/
):
Resposta
(a) A temperatura na entrada da turbina é aproximadamente
(b) A potência específica desenvolvida (trabalho por libra de vapor) é