Vapor dágua entra em uma turbina adiabática de duplo estágio a
e
a uma taxa de
. Vapor saturado a
é retirado da turbina em um estágio intermediário a uma taxa de
. O vapor restante sai da turbina a
e título de
. Determine a potência gerada na turbina em MW. Despreze as variações de energia cinética e potencial. R.:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre uma turbina adiabática de duplo estágio onde vapor d’água entra com certas condições e sai em diferentes estágios com outras condições. A gente vai usar conceitos de termodinâmica, especificamente o balanço de energia para sistemas abertos (como turbinas). Precisamos conhecer as propriedades do vapor nas diferentes condições de entrada e saída, que geralmente são encontradas em tabelas de vapor. Vamos calcular a potência gerada pela turbina considerando as taxas de fluxo de massa e as entalpias nos diferentes pontos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
- Vapor entra na turbina a pressão de
e temperatura de com uma taxa de fluxo de massa de . - A uma condição intermediária, vapor saturado a
é retirado com uma taxa de . - O vapor que sai da turbina finalmente está a
com um título de .
Passo 3
Vamos precisar das entalpias nos diferentes estados:
- Estado 1: Entrada na turbina a
e . Precisamos encontrar usando tabelas de vapor. - Estado 2: Saída intermediária a
e vapor saturado. Obtemos das tabelas. - Estado 3: Saída final a
com título de . Calculamos usando a fórmula do título.
Passo 4
Vamos calcular a entalpia no estado final (Estado 3) usando o título:
Onde:
-
-
-
Consultando as tabelas de vapor, suponhamos que:
Então:
Passo 5
Agora, aplicamos o balanço de energia para sistemas abertos. A potência gerada pela turbina é dada por:
Onde:
-
-
-
Passo 6
Precisamos das entalpias:
-
a e : suponhamos -
a e vapor saturado: suponhamos
Passo 7
Substituindo os valores na fórmula:
Resposta
A potência gerada na turbina é de aproximadamente
.