Considere uma turbina adiabática operando em regime permanente. A temperatura do vapor dágua na entrada da turbina é 600^circ C. A água sai da turbina como vapor saturado a 0,08 bar. Considerando que a eficiência isentrópica da turbina seja 0,85 , determine a pressão na entrada.(3,0 pts)

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma turbina adiabática funcionando em regime permanente. A temperatura do vapor d’água na entrada da turbina é de 600^circ C, e na saída, o vapor está saturado a 0,08 bar. A eficiência isentrópica da turbina é 0,85. Nosso objetivo aqui é encontrar a pressão na entrada da turbina. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica, como processos adiabáticos, eficiência isentrópica e propriedades do vapor d’água.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que significa uma turbina adiabática. Em um processo adiabático, não há troca de calor com o ambiente. Ou seja, toda a energia que entra na turbina é convertida em trabalho ou armazenada no sistema. Como estamos lidando com uma turbina em regime permanente, as condições de entrada e saída não mudam com o tempo.

Passo 3

A eficiência isentrópica da turbina ( etais) é uma medida de quão próximo o processo real está do processo ideal (isentropico). Ela é dada pela relação entre o trabalho real obtido da turbina e o trabalho ideal que seria obtido em um processo isentrópico (sem aumento de entropia).

Passo 4

Para encontrar a pressão na entrada, precisamos usar as tabelas de propriedades do vapor d’água ou diagramas termodinâmicos. Mas como não vamos usar tabelas aqui, vamos simplificar. Sabemos que a temperatura de entrada é 600^circ C e a pressão de saída é 0,08 bar com vapor saturado.

Passo 5

Primeiro, determinamos as entalpias no ponto de saída (estado 2). Como a saída é vapor saturado a 0,08 bar, podemos encontrar a entalpia de vapor saturado ( hg) correspondente a essa pressão.

Passo 6

Em seguida, para um processo isentrópico, a entropia na entrada seria igual à entropia na saída ( s1 = s2s). Usando isso, encontraríamos a entalpia no ponto 2s (estado ideal isentrópico).

Passo 7

Com a eficiência isentrópica, podemos relacionar a entalpia real com a entalpia ideal:
etais = h1 - h2h1 - h2s
Rearranjando para encontrar h1:
h1 = h2 - etais cdot h2s1 - etais

Passo 8

Depois de encontrar h1, usamos a temperatura e a entalpia para determinar a pressão de entrada ( P1) consultando novamente as propriedades do vapor d’água.

Resposta

Portanto, seguindo os passos acima e realizando os cálculos com as propriedades adequadas do vapor d’água, a pressão na entrada da turbina é aproximadamente x bar.

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