Uma turbina recebe vapor a 2,1 MPa e 650^circ C e entrega para a condensadora vapor úmido a 70 kPa realizando 1150 kJ / kg de trabalho específico. Determine:
O título real.

Passo 1

Vamos começar entendendo o enunciado. Temos uma turbina que recebe vapor nas condições de pressão de 2,1 MPa e temperatura de . Esse vapor passa pela turbina, realizando um trabalho específico de , e sai como vapor úmido a 70 kPa. Nosso objetivo é determinar o título real (ou qualidade) do vapor na saída da turbina. Para isso, vamos utilizar conceitos de termodinâmica relacionados a propriedades do vapor, ciclos termodinâmicos e a relação entre trabalho, entalpia e qualidade.

Passo 2

Primeiro, precisamos identificar as propriedades termodinâmicas do vapor na entrada da turbina. Sabemos que a turbina está recebendo vapor a uma pressão h1 approx 3630 , kJ/kg e temperatura .
Para encontrar a entalpia específica do vapor na entrada ( ), podemos usar tabelas de vapor ou diagramas de propriedades do vapor, já que e estão acima das condições críticas, garantindo que o vapor é super-aquecido.
Aplicando os dados na tabela de vapor super-aquecido para e , obtemos:

Passo 3

Sabemos que o trabalho específico realizado pela turbina ( W = h1 - h2 ) está relacionado à diferença de entalpia entre os estados de entrada e saída:
h2 = h1 - W = 3630 , kJ/kg - 1150 , kJ/kg = 2480 , kJ/kg
Queremos encontrar a entalpia na saída da turbina ( ):

Passo 4

Na saída, o vapor está úmido a uma pressão x = h2 - hfhfg . O título real ( hf approx 191,8 , kJ/kg ) é a fração de vapor na mistura vapor-líquido e pode ser calculado usando a entalpia específica na saída.
A fórmula para o título real é:
hfg approx 2392,0 , kJ/kg
Onde:
  • é a entalpia do líquido saturado a
  • é a entalpia de vaporização a
Consultando as tabelas de vapor saturado para :

Passo 5

Substituindo os valores na fórmula do título real:
x = 2480 , kJ/kg - 191,8 , kJ/kg2392,0 , kJ/kg approx 2288,22392,0 approx 0,957
Convertendo para porcentagem:
x approx 95,7%

Resposta

O título real do vapor na saída da turbina é aproximadamente 95,7%.

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