Considere uma usina de potência a vapor operando entre os limites de pressão de 10   M p a e 20   k P a . Vapor d’água entra na bomba como líquido saturado e sai da turbina como vapor saturado. Determine a razão entre o trabalho produzido pela turbina e o trabalho consumido pela bomba. Assuma que todo ciclo seja reversível e que as perdas de calor da bomba e da turbina sejam desprezíveis.

Passo 1

E aí, galera! Vamos resolver essa questão?

Pela Tabela A-5, temos:

v 1 = v f = 0,001017   m 3 / k g  

Temos que:

s 1 = s 2 e s 3 = s 4

Então, temos na mesma tabela:

h 4 = h g = 2608,9   k J / k g

s 4 = s g = 7,9073   k J / k g ∙ K

Para o terceiro estado temos:

P 3 = 10   M p a

s 3 = s 4

Vamos interpolar na Tabela A-6:

h 3 = 4707,2   k J / k g

Para calcular o trabalho que sai, temos:

E e ˙ - E s ˙ = ∆ E s i s t e m a ˙ = 0

E e ˙ = E s ˙

m ˙ h 3 = m ˙ h 4 + W ˙ s a i

W s a i = m ( h 3 - h 4 )

Substituindo valores:

W s a i = m 4707,2 - 2608,9 = 2098,3   k J / k g

A expressão para determinar o trabalho que entra é:

W e = ∫ 1 2 v d P + ∆ e p + ∆ e c

Como ∆ e p = ∆ e c = 0 , pois não temos energia potencial e cinética a expressão torna-se:

W e = ∫ 1 2 v d P

Integrando, temos:

W e = v 1 ( P 2 - P 1 )

Substituindo valores:

W e = 0,001017   m 3 / k g   ( 10000 - 20 ) k P a 1   k J 1   k P a ∙ m 3 = 10,15   k J / k g

Finalmente,

W s a i W e = 2098,3 10,15 = 206,7

Entendido?

Resposta

206,7