Enunciado

Vapor é expandido em uma turbina isentrópica com uma única entrada e uma única saída. Na entrada, o vapor está a 2 MPa e 360 °C. A pressão de vapor na saída é de 100 kPa. Calcule o trabalho produzido pela turbina, em kJ/kg.

Passo 1

Entendendo o problema:

O problema consiste numa expansão isentrópica (entropia constante) de vapor através de uma turbina. Temos as seguintes condições:

  • O processo ocorre em regime permanente
  • O processo é isentrópico (entropia não se modifica da entrada para a saída da turbina)
  • Processo adiabático, sem transferência de calor

Como a transferência de calor é nula, a primeira lei da termodinâmica se resume a:

W= ∆ U

Ou seja, o trabalho específico é igual a variação de energia interna específica do sistema.

Passo 2

Coletando dados:

Na entrada da turbina:

  • P 1 : 2   M P a
  • T 1 = 360 ℃

Da tabela A-6 do anexo do livro:

  • h 1 = 3159,9   k J / K g
  • S 1 = 6,9938   k J / K g . K

Na saída da turbina:

  • P 2 = 100   k P a
  • S 2 = S 1 = 6,9938   k J / K g . K (processo isentrópico)

Calculando o título da mistura líquido-vapor na saída:

X 2 = S 2 - S f S f g = 6,9538 - 1,3028 6,0562 = 0,9397

Entalpia na saída:

h 2 = h f + X 2 h f g = 417,51 + 0,9397 2257,5 = 2538,9   k J / K g

Passo 3

Da primeira lei da termodinâmica:

W = h 1 - h 2 = 3159,9 - 2538,9 k J / K g = 621,0   k J / K g

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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