Vapor superaquecido a 40 bar (absoluta) e
flui com uma vazão mássica de
através de uma turbina adiabática onde se expande até 5 bar. A turbina desenvolve 1500 kW . Da turbina, o vapor flui para um aquecedor, onde é reaquecido de forma isobárica até a sua temperatura inicial. Despreze mudanças de energia cinética.
escreva um balanço de energia na turbina e use-o para determinar a temperatura da corrente de saída; [Resp.:310
]
escreva um balanço de energia na turbina e use-o para determinar a temperatura da corrente de saída; [Resp.:310
Passo 1
Beleza, então o que a questão tá pedindo?
Temos vapor superaquecido entrando numa turbina a 40 bar e 500 °C, com vazão mássica de 250 kg/min. A turbina é adiabática (sem troca de calor) e gera 1.500 kW de potência, expandindo o vapor até 5 bar. Desprezamos energia cinética e potencial.
Conteúdo: Termodinâmica – balanço de energia em escoamento estacionário (1ª lei para fluxo), conceito de entalpia e uso de tabelas de vapor.
O que vamos precisar:
Temos vapor superaquecido entrando numa turbina a 40 bar e 500 °C, com vazão mássica de 250 kg/min. A turbina é adiabática (sem troca de calor) e gera 1.500 kW de potência, expandindo o vapor até 5 bar. Desprezamos energia cinética e potencial.
Conteúdo: Termodinâmica – balanço de energia em escoamento estacionário (1ª lei para fluxo), conceito de entalpia e uso de tabelas de vapor.
O que vamos precisar:
- Converter vazão mássica para kg/s.
- Aplicar balanço de energia na turbina:
. - Pegar
na tabela de vapor superaquecido (40 bar, 500 °C). - Calcular
e, com isso, achar T₂ na tabela de vapor superaquecido a 5 bar (interpolando entalpias).
Passo 2
Converter unidades e escrever o balanço
- Vazão mássica
- Potência da turbina
- Balanço de energia (adiabático, sem cinética nem potencial)
Isolando a diferença de entalpia por kg:
Passo 3
Determinar
e
- Na tabela de vapor superaquecido a 40 bar e 500 °C, acha-se
- Calcula
:
Passo 4
Determinar a temperatura de saída
Agora vamos na tabela de vapor superaquecido a 5 bar e procuramos a entalpia .
Na tabela temos, por exemplo:
Agora vamos na tabela de vapor superaquecido a 5 bar e procuramos a entalpia
Na tabela temos, por exemplo:
- A 300 °C,
- A 320 °C,
Fazendo interpolação linear:
Dependendo da tabela exata a gente encontra perto de 310 °C, que é o valor tabulado pela literatura usada no enunciado.
Resposta
A temperatura de saída do vapor na turbina é aproximadamente 310 °C.