Vapor de água entra em uma turbina a 6 MPa e 400^circ C como vapor superaquecido e a deixa a 100 kPa, com a mesma entropia específica verificada na entrada, já em um estado bifásico (vapor saturado+líquido saturado). Determine:
O título do estado 2 (s2). (10 pontos)

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um vapor de água entrando numa turbina com pressão de e temperatura de . Ele sai da turbina a mantendo a mesma entropia específica da entrada e fica num estado com mistura de vapor saturado e líquido saturado. O que precisamos descobrir é o título do estado 2, ou seja, a fração de vapor no final.
Para resolver isso, vamos usar os conceitos de termodinâmica aplicados a processos isentrópicos (onde a entropia permanece constante) e as tabelas de vapor para encontrar as propriedades necessárias.

Passo 2

Primeiro, precisamos encontrar a entropia específica na entrada da turbina ( ). Como o vapor está em estado superaquecido, podemos usar as tabelas de vapor superaquecido para obter a e .

Passo 3

Com conhecido, sabemos que no estado 2 a entropia específica é igual a (devido ao processo isentrópico). Porém, o estado 2 está na região bifásica, então usamos as propriedades na mistura de vapor e líquido saturado.

Passo 4

Na região bifásica, a entropia específica pode ser expressa como:
s2 = sf + x2 cdot sfg
onde:
  • é a entropia do líquido saturado a ,
  • é o aumento de entropia durante a vaporização,
  • é o título que queremos encontrar.

Passo 5

Rearranjando a equação para encontrar x2 = s2 - sfsfg :
Agora, precisamos obter os valores de e da tabela de vapor em .

Passo 6

Consultando a tabela de vapor para , encontramos:

Passo 7

Substituindo os valores na equação do Passo 5:
x2 = s1 - 1.3077.355
Precisamos agora calcular usando as condições de entrada.

Passo 8

Pesquisando na tabela de vapor superaquecido para s1 = 6.589,kJ/kgK e , encontramos:

Passo 9

Substituindo x2 = 6.589 - 1.3077.355 = 5.2827.355 approx 0.718 na equação:

Resposta

O título do estado 2 ( ) é aproximadamente 71,8%.

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