Vapor dágua a 800 lbf/ (5,5 MPa) e 1000°F (537,8°C) é admitido em uma turbina, operando em regime permanente, e sofre uma expansão adiabática a 2 lbf/ (13,8 kPa), desenvolvendo trabalho a uma taxa de 490 Btu por lb (1139,7 kJ/kg) de vapor em escoamento. Determine a condição de saída da turbina: mistura bifásica líquido-vapor ou vapor superaquecido? Além disso, calcule a eficiência isentrópica da turbina. Os efeitos das energias cinéticas e potencial podem ser desprezados.
Passo 1
Simbora lá galera!
Vamo aplicar um equilibriozinho de energia, teremos:
Reduzindo, teremos:
Das propriedades de vapor de água superaquecido em 1, conseguimos:
Temos o trabalho por unidade de massa, substituindo, encontraremos , assim:
Das propriedades de água saturada, em , teremos:
Assim, como já encontramos teremos:
Ou seja, temos uma mistura bifásica líquido-vapor!
Passo 2
Partiu então para nossas próximas etapas, bora caçcular nossa entropia na saída, assim:
Substituindo os dados qe encontramos no passo anterior:
Tendo um processo isentrópico, , assim,
Assim,
Substituindo,
Assim, a eficiência isentrópica será dada por:
Resposta
Teremos uma mistura bifásica líquido-vapor, e a turbina com eficiência isentrópica de 91,4%.