Vapor dágua entra numa turbina a
, pressão de 1 MPa e com velocidade de
. O vapor sai da turbina a pressão de 150 kPa e com uma velocidade de
. Determine o trabalho específico realizado pelo vapor que escoa na turbina, admitindo que o processo seja adiabático e reversível.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que vapor d’água entra numa turbina a 300 °C e 1 MPa com velocidade de 50 m/s e sai a 150 kPa e 200 m/s. Queremos o trabalho específico (kJ/kg) que o vapor gera, assumindo o processo adiabático e reversível (isto é, isentrópico).
Conteúdo: termodinâmica de turbinas (primeiro princípio para escoamentos) e tabelas de vapor. Vamos precisar:
Conteúdo: termodinâmica de turbinas (primeiro princípio para escoamentos) e tabelas de vapor. Vamos precisar:
- Tabelas de vapor para achar entalpias e entropias.
- Fórmula do trabalho específico de escoamento:
.
Passo 2
Primeiro, obtemos as propriedades na entrada (estado 1):
P₁ = 1 MPa, T₁ = 300 °C e v₁ = 50 m/s.
Da tabela de vapor superaquecido em 1 MPa e 300 °C:
P₁ = 1 MPa, T₁ = 300 °C e v₁ = 50 m/s.
Da tabela de vapor superaquecido em 1 MPa e 300 °C:
Passo 3
Como o processo é reversível e adiabático, temos isentropia:
No estado 2, P₂ = 150 kPa. Pela tabela de vapor saturado a 150 kPa:
Como
, o vapor está na mistura. A qualidade x é
Então a entalpia na saída é
Passo 4
Calcular as energias cinéticas por massa:
Agora, o trabalho específico fornecido pela turbina é
Resposta
O trabalho específico realizado pelo vapor na turbina é de aproximadamente