Vapor de água a 45 bar e 650^circ C são expandidos numa turbina. Se a expansão fosse reversível, o vapor exausto estaria saturado.
Neste caso (reversível), qual seria a potência disponível, e qual a temperatura do vapor?

Passo 1

Resumo do enunciado: Temos vapor de água superaquecido a 45 bar e 650 °C que se expande reversivelmente numa turbina até ficar saturado na saída. Precisamos calcular (1) a “potência” disponível na expansão (que, como não foi dado fluxo mássico, vamos expressar como trabalho específico em kJ/kg ou kW por kg/s) e (2) a temperatura de saída do vapor saturado.
Conteúdo: Termodinâmica de vapor – uso de tabelas de vapor para entalpia e entropia , expansão isentrópica reversível, condição de vapor saturado na saída.

Passo 2

Obter s2 = s1 e s2 = sg(p2), no estado inicial (45 bar, 650 °C) a partir das tabelas de vapor superaquecido.
Teoria: numa expansão isentrópica (reversível e adiabática) temos
Na saída queremos vapor saturado, ou seja
onde é a entropia do vapor saturado a pressão .

Passo 3

Consulta a tabela (interpolando entre 40 e 50 bar a 650 °C) e acha, por exemplo:
h1 approx 3560;kJ/kg, s1 approx 6,55;kJ/(kgcdot K)
Agora igualamos p2 approx 7,23;bar e achamos em qual pressão de saturacão essa entropia aparece. Interpolando nos valores de das tabelas de saturação:

Passo 4

Com T2 = Tsat(7,23;bar) approx 166;^circC determinado, buscamos na tabela de saturação a temperatura de saturação:

Passo 5

Na mesma pressão h2 = hg(7,23;bar) approx 2712;kJ/kg obtemos a entalpia do vapor saturado :

Passo 6

O trabalho específico disponível (ou “potência” por kg/s) é
w = h1 - h2 = 3560 - 2712 = 848;kJ/kg
Se você tivesse, por exemplo, 1 kg/s de vapor, isso dá 848 kW.

Resposta

Trabalho específico (ou 848 kW por kg/s) e temperatura de saída .

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