Uma turbina recebe vapor a 1300 kPa e
e entrega para a condensadora vapor úmido a 90 kPa realizando
de trabalho específico. Determine:
O título na saída da turbina ideal.
O título na saída da turbina ideal.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício trata de uma turbina que recebe vapor nas condições de 1300 kPa e 600°C e entrega esse vapor úmido a 90 kPa, fazendo um trabalho específico de 980 kJ/kg. Nosso objetivo aqui é determinar o título (ou fração de vapor) na saída da turbina ideal. Vamos precisar dos conceitos de termodinâmica relacionados a processos de expansão isentrópica em turbinas e das tabelas de vapor para encontrar as propriedades do vapor nas diferentes condições.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é uma turbina ideal. Em uma turbina ideal, o processo de expansão do vapor é isentrópico, ou seja, ocorre sem troca de entropia. Isso simplifica nossos cálculos porque podemos assumir que a entropia na entrada é igual à entropia na saída.
Passo 3
Vamos começar identificando os dados fornecidos:
- Pressão de entrada (P₁): 1300 kPa
- Temperatura de entrada (T₁): 600°C
- Pressão de saída (P₂): 90 kPa
- Trabalho específico (W): 980 kJ/kg
Com essas informações, queremos encontrar o título (x₂) na saída da turbina.
Passo 4
Primeiro, vamos encontrar as propriedades do vapor na entrada da turbina. Usando as tabelas de vapor, para P₁ = 1300 kPa e T₁ = 600°C, podemos obter a entalpia (h₁) e a entropia (s₁) do vapor.
Supondo que a entrada seja vapor saturado ou superaquecido, as tabelas nos darão os valores necessários. Por exemplo:
Passo 5
Como o processo é isentrópico, temos que:
Agora, na saída da turbina, a pressão é de P₂ = 90 kPa. Precisamos encontrar a entalpia na saída (h₂) usando a entropia constante.
Passo 6
Nas tabelas de vapor a 90 kPa, encontramos os valores de entropia para o vapor saturado:
Como
está entre
e
, sabemos que a saída está na região de mistura (vapor úmido).
Passo 7
Para encontrar o título (x₂), usamos a fórmula da entropia na mistura:
Substituindo os valores:
Passo 8
Resolvendo para
:
Resposta
O título na saída da turbina ideal é aproximadamente 0,932 ou 93,2% de vapor na mistura.