Vapor de água entra em uma turbina a
e
como vapor superaquecido e a deixa a
, com a mesma entropia específica verificada na entrada, já em um estado bifásico (vapor saturado+líquido saturado). Determine:
A entalpia do estado 2 (h). (10 pontos)
A entalpia do estado 2 (h). (10 pontos)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício que trata de uma turbina onde o vapor de água entra como superaquecido e sai numa mistura de vapor e líquido. A matéria que estamos usando aqui é a Termodinâmica, especificamente sobre expansão isentrópica em turbinas. Para resolver isso, a gente vai precisar saber sobre propriedades da água em diferentes estados e como a entropia e a entalpia se comportam nesse processo.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos. O vapor entra na turbina a uma pressão de
e uma temperatura de
. Sai a
com a mesma entropia de entrada, ou seja, o processo é isentrópico (sem troca de entropia). Nosso objetivo é encontrar a entalpia no estado 2, que é onde o vapor está numa mistura de fases (bifásico).
Passo 3
Para resolver isso, precisamos primeiro encontrar a entropia específica no estado 1. Como o vapor está superaquecido, vamos usar as tabelas de vapor para
e
. Supondo que, por exemplo, a entropia específica (
) seja
.
Passo 4
Agora, no estado 2, a pressão é
e o vapor está numa condição bifásica. Em condições bifásicas, a entropia específica pode ser expressa como:
Onde:
-
é a entropia do líquido saturado -
é a diferença de entropia entre o vapor saturado e o líquido saturado -
é a fração de vapor (qualidade)
Como
, vamos buscar
e
nas tabelas de vapor para
.
Passo 5
Supondo que para
:
Substituindo na equação:
Resolvendo para
:
Então, a qualidade é aproximadamente 69,5%.
Passo 6
Agora, para encontrar a entalpia no estado 2 (
), usamos uma relação similar:
Onde
e
também são obtidos nas tabelas de vapor para
. Supondo:
Então:
Resposta
A entalpia do estado 2 é aproximadamente
.