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 real.
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:
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 (
):
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
:
Depois de obter
da tabela para as condições de entrada, subtraímos o trabalho específico (980 kJ/kg) para encontrar
.
Passo 6
Com
encontrado, usamos as entalpias do líquido saturado (
) 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.