Um vapor dágua alimentado a 4000 kPa e 400 ^circ C sofre uma expansão adiabática em uma turbina.
A partir de qual pressão na descarga a corrente de saida será formada por vapor saturado? (1,0 ponto).

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de termodinâmica onde a gente precisa descobrir a pressão de saída de um vapor d’água que está passando por uma turbina de expansão adiabática. Estamos trabalhando com um vapor que entra na turbina a 4000 kPa e 400°C, e queremos saber a pressão na saída quando o vapor se torna vapor saturado. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de expansão adiabática e propriedades do vapor d’água, como entropia e tabelas de vapor.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é uma expansão adiabática. Isso significa que não há troca de calor com o ambiente durante a expansão do vapor na turbina. Em processos adiabáticos reversíveis (ou seja, sem irreversibilidades), a entropia permanece constante. Então, a entropia do vapor na entrada da turbina (s₁) será igual à entropia na saída (s₂).

Passo 3

Agora, vamos encontrar a entropia do vapor de entrada. Temos as condições de entrada: pressão P₁ = 4000 kPa e temperatura T₁ = 400°C. Usando as tabelas de vapor, procuramos os valores correspondentes. Para P₁ = 4000 kPa e T₁ = 400°C, encontramos que o vapor está na região superaquecida.

Passo 4

Depois de identificar que o vapor está superaquecido na entrada, anotamos a entropia específica (s₁) desse estado a partir das tabelas de vapor. Supondo que s₁ = X kJ/kg·K (você vai precisar consultar as tabelas para o valor exato).

Passo 5

Agora, queremos que na saída da turbina o vapor seja saturado, ou seja, esteja na mistura de líquido e vapor na pressão de saturação correspondente. Para isso, precisamos que a entropia na saída (s₂) seja igual à entropia de vapor saturado (s_g) na pressão de saída P₂.

Passo 6

Então, buscamos nas tabelas de vapor o valor de s_g que seja igual a s₁. Isso nos permitirá encontrar a pressão de saturação P₂ correspondente. Basicamente, estamos procurando a pressão onde a entropia do vapor saturado é igual à entropia do vapor de entrada.

Resposta

Portanto, a pressão na descarga onde a corrente de saída será formada por vapor saturado é P₂ = [valor encontrado nas tabelas] kPa.

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