Os dados para a operação em regime permanente de uma expansão adiabática de vapor através de uma turbina estão apresentados na tabela a seguir. Os estados estão numerados, conforme indicado na Fig. 6.11. Os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. Determine para a turbina (a) o trabalho desenvolvido por unidade de massa de capor em escoamento, em kJ/kg, (b) a quantidade de entropia gerada por unidade de massa de vapor em escoamento, em kJ/kgK, e (c) a eficiência isentrópica da turbina.

Passo 1

Simbora lá pra mais uma!

Vamo aplicar um equilibriozinho de energia, teremos:

0 = Q - W + m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2

Reduzindo, teremos:

W m = ( h 1 - h 2 )

Com P 2 s = 0,1   b a r , encontraremos na tabela de vapor que:

h f = 191,83 k J k g ; h g = 2584,7 k J k g

Tendo x 2 s = 0,863 , encontraremos:

h 2 s = h f + x 2 s h g - h f

Ao substituir, teremos:

h 2 s = 2256,88   k J / k g

Para o estado real 2, tendo x 2 = 0,9 , teremos:

h 2 = h f + x 2 h g - h f

Substituindo,

h 2 = 2345,41   k J / k g

Passo 2

Belê, conseguimos bastante informação! Com elas, conseguimos calcular o trabalho hein, vamo lá:

W m = h 1 - h 2 = 3051,1 k J k g - 2345,41 k J k g = 705,58 k J k g

Para encontrar a quantidade de entropia, teremos:

Δ S = ∫ 1 2 ∂ Q T b + σ

σ + m s 2 - m s 2 - Q T s = 0

σ m = s 2 - s 1

Substituindo os valores,

σ m = 0,279 k J k g K

Já nossa eficiência isentrópica vai ser dada por:

η = h 1 - h 2 h 1 - h 2 s = 705,58 k J k g 3051 - 2256,86 k J k g = 0,8885 = 88,85 %

Resposta

  1. 705,58 kJ/kg
  2. 0,279 kJ/kgK
  3. 88,85%
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