1.3 O vapor entra em uma turbina operando em regime permanente com uma vazão mássica constante de
. A turbina produz uma potência de
. Na entrada a pressão é de
, temperatura é de
e a velocidade é de
. Na saída a pressão é de 0,1 (bar), o título é de 0,9 e a velocidade é de
. Construir o diagrama T
e determinar a taxa de calor transferido entre a turbina e o meio ambiente, em (kW) (Pontuação 30 % da questão).
Passo 1
Temos uma turbina em regime permanente, com vazão mássica
, potência útil
. Na entrada (estado 1):
,
,
. Na saída (estado 2):
, título
,
.
Conteúdo: balanço de energia em regime permanente (1ª lei do escoamento), leitura de propriedades em tabelas de vapor e esboço do diagrama temperatura versus volume específico.
Conteúdo: balanço de energia em regime permanente (1ª lei do escoamento), leitura de propriedades em tabelas de vapor e esboço do diagrama temperatura versus volume específico.
Passo 2
Convertemos a vazão mássica e calculamos as energias cinéticas específicas:
Energia cinética por unidade de massa
Energia cinética por unidade de massa
Passo 3
Estado 1 (superaquecido): em
e
, tabelas de vapor dão aproximadamente
Passo 4
Estado 2 (mistura vapor–líquido) em
:
,
funções de saturação:
Então
funções de saturação:
Então
Passo 5
Diagrama
:
- Esboce a curva de saturação (formato “campânula”).
- Marque estado 1 no ramo superaquecido em
, . - Marque estado 2 dentro da região bifásica em
, . - Una os pontos por uma linha que representa a expansão real na turbina.
Passo 6
Aplicamos a 1ª lei para fluxo estacionário (desprezando energia potencial):
Isolando
:
Passo 7
Substituindo valores (tudo em kJ e kW):
O sinal negativo indica que cerca de
são rejeitados ao ambiente.
Resposta
A taxa de calor transferido é aproximadamente
(isto é, 129 kW de calor saindo da turbina).