Enunciado

Vapor d’água a 800 lbf/ i n 2 (5,5 MPa) e 1000°F (537,8°C) entra em uma turbina operando em regime permanente e é expandido até 2 lbf/ i n 2 (13,8 kPa). A vazão mássica é de 5,56 lb/s (2,5 kg/s) e a eficiência isentrópica da turbina é de 92%. As perdas de calor e os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezadas. Determine a potência produzida pela turbina, em hp.

Passo 1

Simbora lá!

Pelo balanço de energia, chegaremos em:

W = m ( h 1 - h 2 )

Nas tabelas de vapor superaquecido, conseguimos encontrar que:

h 1 = 1511,9 B t u l b ; s 1 = 1,6807 B t u l b R

Temos que, num processo isentrópico, s 2 s = s 1 , assim:

s 1 = s 2 s = s f + x 2 s s g - s f → x 2 s = s 2 s - s f s g - s f

Pegando os dados na tabela de vapor saturado, teremos,

s f = 0,1750 B t u l b R ; s g = 1,9198 B t u l b R

Substituindo, teremos:

x 2 s = 0,8629

Assim, conseguimos também encontrar que:

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

Buscando na mesma tabela, teremos:

h f = 94,02 B t u l b ; h f g = 1022,1 B t u l b

Substituindo, teremos:

h 2 s = 976,055 B t u l b

Passo 2

Temos que a eficiência isentrópica é dada por:

η = W m h 1 - h 2 s → W = η m ( h 1 - h 2 s )

Precisamos apenas substituir os dados que temos, assim:

W = 0,92 5,56 1511,9 - 976,055 = 2740,95 B t u s

Convertendo para Hp, teremos:

W = 2740,95 B t u s × 1,414284   h p = 3876,48   h p

Resposta

W = 3876,48   h p

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