Vapor é produzido a 70 bar e temperatura desconhecida. Uma pequena quantidade deste vapor é alimentada a uma válvula de expansão. O vapor que deixa esta válvula está a 1 bar e 400 ^circ C. O vapor restante é alimentado a uma turbina, onde é então adiabaticamente expandido até a pressão atmosférica.
Qual é a temperatura do vapor alimentado à turbina?

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede. A gente tem vapor a 70 bar e temperatura que não sabemos. Uma parte dele passa por uma válvula de expansão (processo isentrópico de Joule–Thomson? Na verdade isenthalpético), e sai a 1 bar e 400 °C. O resto vai pra uma turbina e expande adiabaticamente até 1 bar. A pergunta é: qual era a temperatura inicial desse vapor a 70 bar que alimenta a turbina?
Conteúdo: Termodinâmica do vapor (tabelas de vapor), entalpia constante em válvula de expansão, uso de tabela de vapor superaquecido para achar propriedades.

Passo 2

Teoria envolvida:
  1. Em válvula de expansão (Joule–Thomson ideal) não há variação de entalpia, logo
hinicial = hsaída da válvula íá
  1. A gente usa tabelas de vapor superaquecido para ler valores de entalpia em função de e .
  2. Depois, com esse mesmo valor de , voltamos na tabela de superaquecido a 70 bar e “caçamos” a temperatura que dá esse .

Passo 3

Primeiro, pega na tabela de vapor superaquecido a 1 bar e 400 ° C o valor de entalpia p = 1;bar, T=400;^circC ;longrightarrow; h2 approx 3245 ;kJ/kg .
Na tabela:

Passo 4

Como a válvula é isenthalpética, a entalpia de entrada (que é a mesma que vai pra turbina) vale:
hinicial a 70 bar = h2 = 3245;kJ/kg

Passo 5

Agora vamos à tabela de vapor superaquecido a 70 bar e buscamos a temperatura que tenha .
Na tabela vemos, por exemplo:
  • a 450 °C,
  • a 460 °C,
    Fica entre 459 e 460 °C.

Passo 6

Interpolando rapidamente (ou simplesmente arredondando), obtemos:
Tinicial a 70 bar approx 459;^circC

Resposta

A temperatura do vapor alimentado à turbina é aproximadamente 459 °C.

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