Uma turbina recebe vapor a 1300 kPa e 600^circ C e entrega para a condensadora vapor úmido a 90 kPa realizando 980 kJ / kg de trabalho específico. Determine:
O trabalho da turbina ideal.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre turbinas! A questão diz que uma turbina recebe vapor a 1300 kPa e 600°C, e descarrega vapor úmido a 90 kPa, fazendo um trabalho específico de 980 kJ/kg. O que queremos descobrir é qual seria o trabalho realizado por uma turbina ideal. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica, especialmente relacionados a processos isentrópicos e propriedades do vapor. Vamos passo a passo!

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar as propriedades do vapor na entrada da turbina. Temos a pressão de entrada kPa e a temperatura . Vamos usar as tabelas de vapor (tabelas de propriedades da água) para encontrar a entalpia correspondente a essas condições.

Passo 3

Consultando as tabelas de vapor para kPa e , encontramos que o vapor está na região super-aquecida. A entalpia aproximadamente é 3650 kJ/kg.

Passo 4

Agora, para a turbina ideal, o processo é isentrópico, ou seja, a entropia permanece constante durante a expansão. Então, precisamos encontrar a entropia na entrada e usar essa mesma entropia para encontrar a entalpia de saída na pressão de 90 kPa.

Passo 5

Calculando a entropia na entrada para kPa e , obtemos kJ/kg·K.

Passo 6

Agora, na saída ideal da turbina, com kPa e kJ/kg·K, vamos procurar nas tabelas de vapor a entalpia . Supondo que encontramos kJ/kg.

Passo 7

Com as entalpias em mãos, o trabalho ideal da turbina Wturbina ideal = h1 - h2s = 3650 kJ/kg - 2500 kJ/kg = 1150 kJ/kg é a diferença entre a entalpia de entrada e a entalpia de saída:

Resposta

O trabalho da turbina ideal é de aproximadamente 1150 kJ/kg.

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