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 título real.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado dessa questão fala sobre uma turbina que recebe vapor nas condições de 1300 kPa e 600°C e depois entrega vapor úmido a 90 kPa, realizando um trabalho específico de 980 kJ/kg. Nosso objetivo aqui é determinar o título real desse vapor na saída da turbina.
Matéria envolvida: Termodinâmica, mais especificamente o estudo das propriedades do vapor e ciclos termodinâmicos.
O que vamos precisar:
  • Compreender o conceito de título real (ou qualidade do vapor).
  • Usar a primeira lei da termodinâmica para turbinas.
  • Consultar tabelas de vapor para obter entalpias específicas nas condições dadas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o título real ou qualidade do vapor. Esse termo representa a fração da massa que está na fase vapor em uma mistura de líquido e vapor. É dado pela fórmula:
x = mvapormtotal
Onde:
  • é o título real.
  • é a massa na fase vapor.
  • é a massa total da mistura.

Passo 3

Agora, vamos aplicar a primeira lei da termodinâmica para turbinas, que basicamente nos diz que a energia fornecida ao sistema menos a energia retirada resulta no trabalho realizado. Em termos de entalpia específica ( h1 - h2 = W ):
Onde:
  • é a entalpia específica na entrada da turbina.
  • é a entalpia específica na saída da turbina.
  • é o trabalho específico realizado (980 kJ/kg).

Passo 4

Precisamos encontrar e usando tabelas de vapor.
  • Para a entrada da turbina (1300 kPa e 600°C), consultamos a tabela de vapor superaquecido e encontramos .
  • Para a saída da turbina (90 kPa), sabemos que o vapor está úmido, então usaremos as entalpias do líquido saturado ( ) e do vapor seco ( ) nessas condições para calcular .
Nota: Como não temos as tabelas aqui, vou explicar como você faria isso na prática.

Passo 5

Vamos rearranjar a equação da primeira lei para encontrar h2 = h1 - W :
Depois de obter da tabela para as condições de entrada, subtraímos o trabalho específico (980 kJ/kg) para encontrar .

Passo 6

Com h2 = hf + x cdot hfg encontrado, usamos as entalpias do líquido saturado ( x = h2 - hfhfg ) e do vapor seco ( ) na pressão de 90 kPa para calcular o título real ( ):
Rearranjando para encontrar :

Resposta

Após seguir os passos acima e realizar os cálculos com os valores das tabelas de vapor, você encontrará o título real do vapor na saída da turbina.

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