Enunciado

Vapor d’água a 6 MPa e 600°C entra em uma turbina operando em regime permanente e sai a 10 kPa. A vazão mássica é de 2kg/s e a potência desenvolvida vale 2626 kW. As perdas de calor e os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. Determine (a) a eficiência isentrópica da turbina e (b) a taxa de geração de entropia, em kW/K.

Passo 1

Simbora lá!

Escrevendo o balanço de energia, já considerando os pontos ditos no enunciado, teremos:

h 2 = h 1 - W m

Olhando a tabela de vapor, teremos:

h 1 = 3658,4 k J k g ; s 1 = 7,1677 k J k g K

Substituindo, teremos:

h 2 = 3658,4 - 2626 2 = 2345,4 k J k g

Assim, conseguimos encontrar a qualidade em 2, temos:

x 2 = h 2 - h f h g - h f = 2345,4 - 191,83 2584,7 - 191,83 = 0,8999 ≈ 0,9

Passo 2

Beleza, tendo um processo isentrópico, s 1 = s 2 s , assim:

x 2 s = s 2 s - f f s g - s f = 7,1677 - 0,6493 8,1502 - 0,6493 = 0,869

Assim, h 2 s será:

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

h 2 s = 191,83 + 0,869 2392,8 = 2271,21 k J k g

A eficiência será dada por:

η = h 1 - h 2 h 1 - h 2 s = 3658,4 - 2345,4 3658,4 - 2271,21 = 0,9465 = 94,65 %

Passo 3

O balanço de entropia vai nos resultar em:

σ = m ( s 2 - s 1 )

Temos,

s 2 = s f 2 + x 2 s f g 2 = 0,6493 + 0,9 8,1502 - 0,6493 = 7,40011 k J k g K

Assim, substituindo,

σ = 2 7,40011 - 7,1677 = 0,465   k W / K

Resposta

  1. 94,65%
  2. 0,465 kW/K
Ver Outros Exercícios desse livro