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Enunciado

Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 23

A vazão de vapor d'água em uma turbina de potência variável é controlada por uma válvula de estrangulamento na linha de entrada. O vapor é fornecido à válvula a 1.700 k P a e 225 ∘ C . Durante um teste, a pressa̋o na entrada da turbina é de 1.000 k P a , o vapor na exaustão encontra-se a 10 k P a e tem uma qualidade de 0,95; a vazão mássica do vapor é de 0,5   k g   s - 1 , e a potência da turbina é de 180   k W .

(a) Quais são as perdas de calor na turbina?(b) Qual seria a potência se o vapor alimentado na válvula fosse expandido isentropicamente até a pressão final?

Passo 1

Da Tabela F.2 @ 1700kPa e 225 degC:

H 1 : = 2851.0 ⋅ k J k g S 1 : = 6.5138 ⋅ k J k g ⋅ K

Em   10 k P a : x 2 : = 0.95 S liq  : = 0.6493 ⋅ k J k g ⋅ K

H l i q : = 191.832 ⋅ k J k g H v a p : = 2584.8 ⋅ k J k g S vap  : = 8.1511 ⋅ k J k g ⋅ K

mdot   : = 0.5 ⋅ k g s e c W d o t : = - 180 ⋅ k W

H 2 : = H l i q + x 2 ⋅ H v a p - H l i q ) Δ H : = H 2 - H 1

(a)   Qdot   : =  mdot  ⋅ Δ H -  Wdot Q d o t = - 12.92 k J s e c

Para expansão isentrópica para 10kPa, produzindo vapor úmido:

x 2 ' : = S 1 - S l i q S v a p - S l i q H 2 : = H l i q + x 2 ⋅ H v a p - H l i q )

x 2 ' = 0.782 H 2 = 2.063 × 10 3 k J k g

W d o t ' : = m d o t ⋅ H 2 - H 1 ) Wdot '  = - 394.2 k W

Resposta

( a ) Q d o t = - 12.92 k J s e c

(b) Wdot '  = - 394.2 k W