Enunciado

Uma turbina adiabática opera com ar entrando a 550   k P a e 425   K e saindo a 110   k P a e 325   K . Calcule a eficiência de segunda lei dessa turbina. Considere T 0 = 25   ° C .

Passo 1

Vamos lá, estudantes! O ar se expande em uma turbina adiabática de um estado especificado para outro estado especificado. A eficiência da segunda lei deve ser determinada. A temperatura média de ( 425   +   325 ) / 2   =   375   K , o calor específico de pressão constante do ar é c p = 1,011   k J / k g . K (Tabela A-2b). A constante de gás do ar é   R = 0,287   k J / k g . K (Tabela A-1).

Passo 2

Há apenas uma entrada e uma saída, e assim m 1 = m 2 = m . Tomamos a turbina como o sistema, que é um volume de controle, já que a massa atravessa o limite. O balanço energético para este sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como

A substituir,

Passo 3

A mudança de entropia do ar é

O trabalho máximo (reversível) é a diferença de esforço entre os estados de entrada e saída,

A eficiência da segunda lei é então

Resposta

η I I = 0.640

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