Enunciado

A Fig. P6.53 mostra o esquema de uma pequena turbina a vapor d'água que produz uma potência de 110   k W operando em carga parcial. Nesta condição, a vazão de vapor é 0,25   k g / s , a pressão e a temperatura na seção 1 são, respectivamente, iguais a 1,4   M P a   e   250   ° C e o vapor é estrangulado até 1.1   M P a antes de entrar na turbina. Sabendo que a pressão de saída da turbina é 10   k P a , determine o título; ou a temperatura, se o vapor estiver superaquecido; da água na seção de saída da turbina.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Temos aqui dois processos e três estados. Vamos analisar cada processo.

No processo 1 → 2 temos um estrangulamento, logo, trata-se de um processo isentalpico:

h 1 = h 2

De acordo com a tabela de vapor de água superaquecido a 1,4   M P a e T 1 = 20 ° C , temos que:

h 1 = 2927,22   k J / k g

Logo:

h 2 = 2927,22   k J / k g

Podemos também encontrar o trabalho específico de turbina. Ele é dado por:

w = W ˙ m ˙

Substituindo os valores, temos que:

w = 110 0,25

w = 440   k J / k g

Passo 2

Analisando o processo 2 → 3 , com base no balanço de energia, podemos deduzir que:

h 2 = h 3 + w

Logo:

h 3 = h 2 - w

Calculando, temos que:

h 3 = 2927,22 - 440

h 3 = 2487,22   k J / k g

Ao analisarmos a tabela de água saturada a 10   k P a , podemos notar que essa entalpia especifica está entre o liquido comprimido e o vapor saturado. Podemos então considerar a temperatura de saturação. Logo:

T 3 = 45,81   ° C

Calculando o título, temos que:

h 3 = h l 3 + x 3 h l v 3

2487,22 = 191,81 + x 3 2392,82

x 3 = 0,959

Resposta

T 3 = 45,81   ° C

x 3 = 0,959

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