Enunciado

Reconsidere o Problema 10 - 23 . Agora, propõe-se que a água líquida que deixa o separador seja conduzida para outro separador de líquido mantido a 150   k P a , e que o vapor produzido seja encaminhado para o estágio de baixa pressão da mesma turbina. Ambos as correntes de vapor saem da turbina no mesmo estado de 10   k P a e 90 % de título. Determine (a) a temperatura do vapor na saída do segundo separador de líquido, (b) a potência produzida pelo estágio de baixa pressão da turbina e (c) a eficiência térmica da usina.

Passo 1

Bora lá galera!

Assumindo que existem condições de operação estável e que as mudanças de energia cinética e potencial são desprezíveis.

Então temos que responder 4 alternativas, e por isso vamos começar buscando os dados das tabelas A-4, A-5 e A-6.

  1. Como o sistema tem várias partes, então vamos lá com calma e paciência :)
  2. T 1 = 230 ° C x 1 = 0   h 1 = 990,14   k J / k g

    P 2 = 500   k P a h 2 = h 1 = 990,14   k J / k g   x 2 = 0,166 1

    A taxa de fluxo de massa de vapor através da turbina é:

    m ˙ 3 = x 2 ⋅ m ˙ 1 = 0,1661 ⋅ 230 = 38,20 k g s

    m ˙ 6 = m ˙ 1 - m ˙ 3 = 230 - 0,01661 = 191,80 k g s

    Buscando os dados mais uma vez, temos que:

    P 3 = 500   k P a x 3 = 1   h 3 = 2748,1   k J / k g

    P 4 = 10   k P a x 4 = 0,90   h 4 = 2344,7   k J / k g

    P 6 = 500   k P a x 6 = 0   h 6 = 640,09   k J / k g

    P 7 = 500   k P a h 7 = h 6   T 7 = 111,35 ° C x 7 = 0,0777

    P 8 = 150   k P a x 8 = 1   h 8 = 2693,1   k J / k g

    A temperatura do vapor na saída do segundo separador de líquido é 111,35 ° C .

    Uhull !! Primeira etapa concluída com sucesso!

    Passo 2

  3. A taxa de fluxo de massa no estágio inferior da turbina é:
  4. m ˙ 8 = x 7 m ˙ 6 = 0,0777 ⋅ 191,80 = 14,90 k g s

    E a potência produzida pelo estágio de alta e baixa pressão da turbina:

    W ˙ T 1 . o u t = m ˙ 3 h 3 - h 4 = 38,20 ⋅ 2748,1 - 2344,7 = 15410   k W

    W ˙ T 2 . o u t = m ˙ 8 h 8 - h 4 = 14,90 ⋅ 2693,1 - 2344,7 = 5191   k W

    Passo 3

  5. Finalmente o último item dessa questão, em que nos pede para calcularmos a eficiência térmica da usina. Portanto:

T 0 = 25 ° C x 0 = 0   h 0 = 104,83   k J / k g

E ˙ i n = m ˙ 1 h 1 - h 0 = 230 ⋅ 990,14 - 104,83 = 203,621   k W

Até que enfim, calculamos a eficiência térmica da usina:

η t h = W ˙ T . o u t E ˙ i n

η t h = 15410 + 5193 203,621   = 0,101 = 10,1 %

Essa questão foi, heim... Bora pra próxima?

Resposta

  1. T 7 = 111,35 ° C
  2. W ˙ T 2 . o u t = 5191   k W
  3. η t h = 0,101 = 10,1 %

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