Vapor d’água se expande em uma turbina em um processo em regime permanente e uma vazão de
, entrando a 6 MPa e
e saindo a 20 kPa como vapor saturado. Se a potência gerada pela turbina é de 4 MW , determine a taxa de geração de entropia desse processo. A temperatura na superfície da turbina é igual a
.
Passo 1
O enunciado descreve uma turbina operando em regime permanente por onde flui vapor d’água com vazão mássica
. Entradas e saídas têm estados termodinâmicos bem definidos: na entrada
MPa,
; na saída
kPa em vapor saturado. A potência útil é
MW e a superfície da turbina está a
.
Conteúdo que vamos usar:
– balanço de energia para escoamento permanente ( .ª lei),
– balanço de entropia para escoamento permanente ( .ª lei),
– propriedades termodinâmicas do vapor (tabelas/diagramas).
Conteúdo que vamos usar:
– balanço de energia para escoamento permanente (
– balanço de entropia para escoamento permanente (
– propriedades termodinâmicas do vapor (tabelas/diagramas).
Passo 2
Convertemos a vazão mássica para unidades SI:
Passo 3
Consultando tabelas de vapor d’água, tomamos valores aproximados:
Entrada ( MPa,
):
Entrada (
Saída (
kPa, vapor saturado):
Passo 4
Aplicamos o balanço de energia para regime permanente (desprezando variações de cinética e potencial):
Isolando
:
O sinal negativo indica que
kW de calor saem do fluido para o ambiente.
Passo 5
O balanço de entropia em regime permanente é
onde
K e
em kW. Calculamos:
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Resposta
A taxa de geração de entropia no processo vale aproximadamente