Vapor d’água entra em uma turbina com uma vazão mássica de 10 \mathrm{~kg} / \mathrm{s}. A pressão de entrada é de 100 bar e a temperatura de entrada é de 500^{\circ} \mathrm{C}. A saída contém vapor saturado a 1 bar. Calcule a potência (em kW) gerada pela turbina, em estado estacionário.

Passo 1

O enunciado dá uma vazão mássica de vapor \dot m=10\;\mathrm{kg/s} entrando na turbina a P_1=100\;\mathrm{bar} e T_1=500^\circ\mathrm{C}, saindo como vapor saturado a P_2=1\;\mathrm{bar}. Queremos a potência útil gerada em regime estacionário, desprezando variações de energia cinética, potencial e trocas de calor. Vamos usar o primeiro princípio para escoamento fixo, que dá
\dot W = \dot m\,(h_1 - h_2).

Passo 2

Consultando tabela de vapor superaquecido para P_1=100\;\mathrm{bar} e T_1=500^\circ\mathrm{C}, obtemos a entalpia específica
h_1 \approx 3376\;\mathrm{kJ/kg}.

Passo 3

Na saída, temos vapor saturado a P_2=1\;\mathrm{bar}. Da tabela de vapor saturado a 1\;\mathrm{bar} a entalpia do vapor é
h_2 = h_g(1\;\mathrm{bar}) \approx 2676\;\mathrm{kJ/kg}.

Passo 4

Substituindo em
\dot W = \dot m\,(h_1 - h_2)
temos
\dot W = 10\;\mathrm{kg/s}\,\bigl(3376 - 2676\bigr)\;\mathrm{kJ/kg} = 10 \times 700\;\mathrm{kJ/s} = 7000\;\mathrm{kW}.

Resposta

A potência gerada pela turbina é aproximadamente 7000\;\mathrm{kW}.

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