Vapor d’água se expande em uma turbina de 4 MPa e
até
e título de
à taxa de
. Calor é perdido pela turbina à taxa de
durante o processo. Determine a potência da turbina. (2,0 pontos)
Passo 1
O enunciado descreve vapor d’água que expande em uma turbina de
MPa e
C até
MPa com título de
`a vaz~ao m’assica de
kg/h, sofrendo perda de calor de
kJ/s. O conte’udo 'e o balan\c co de energia no regime estacion’ario (equac~ao de energia para sistema aberto) e tabelas de vapor para obter entalpias. Vamos desprezar varia\c c~oes de energia cin’etica e potencial.
Passo 2
Convertendo a vazão mássica para unidades do SI:
Passo 3
Obter a entalpia do vapor superaquecido na entrada (estado
) em
MPa e
C consultando tabelas de vapor:
Passo 4
No estado
, a pressão é
MPa e o título
. Das tabelas de vapor saturado a
MPa:
Logo
Passo 5
Aplicar o balanço de energia em regime estacionário (desprezando cinética e potencial):
Aqui
é o calor recebido pelo fluido (positivo se entra), mas como há perda de calor de
kJ/s, temos
. Reescrevendo para a potência da turbina
(trabalho útil, positivo na saída):
Calculando:
Resposta
A potência útil da turbina é aproximadamente
.