1^a Questão (3,0): Vapor de água entra em uma turbina a 10 MPa e 500^circ C e sai a 10 kPa com um título de 92 %. Faça o que se pede:
b) Aplique a equação da conservação de energia para o volume de controle considerado no item anterior, conforme identificação das seções de entrada e saída, deduzindo a expressão para cálculo da vazão de massa;

Passo 1

Beleza, vamos lá! Nosso exercício fala sobre vapor de água entrando numa turbina e saindo com certas condições. O conteúdo aqui é da termodinâmica, especificamente sobre a conservação de energia em turbinas e o cálculo da vazão de massa. Para resolver isso, vamos precisar usar a equação da conservação de energia para um volume de controle, que nos ajuda a relacionar as propriedades nos pontos de entrada e saída da turbina.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a equação da conservação de energia para uma turbina (ou qualquer equipamento de fluxo estacionário) pode ser escrita assim:
dotm ( hentrada + Ventrada^22 + g zentrada ) = dotm ( hsaida + Vsaida^22 + g zsaida ) + dotW
Aqui, dotm é a vazão de massa, h é a entalpia, V é a velocidade, g é a aceleração da gravidade, z é a altura, e dotW é a potência fornecida ou recebida.

Passo 3

Como estamos lidando com uma turbina ideal, geralmente consideramos que as perdas de carga são desprezíveis, e a variação de energia cinética e potencial também é pequena. Então, podemos simplificar a equação para:
dotm hentrada = dotm hsaida + dotW

Passo 4

Nosso objetivo é isolar a vazão de massa dotm. Para isso, rearranjamos a equação:
dotm = dotWhentrada - hsaida

Passo 5

Agora, essa expressão nos mostra que a vazão de massa depende da potência da turbina e da diferença de entalpia entre a entrada e a saída. Para calcular dotm, precisaríamos conhecer dotW e as entalpias, mas no contexto do exercício, estamos deduzindo a expressão geral.

Resposta

A expressão para o cálculo da vazão de massa é:
dotm = dotWhentrada - hsaida

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