Vapor entra em uma turbina a
e sai como vapor saturado a
. Qual a eficiência isentrópica? R: 0,717 .
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica juntos! A questão fala sobre uma turbina onde o vapor entra a 300°C e 600 kPa, e sai como vapor saturado a 20 kPa. A gente precisa encontrar a eficiência isentrópica dessa turbina. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre propriedades do vapor, diagramas termodinâmicos e a fórmula da eficiência isentrópica.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os estados inicial e final do vapor na turbina:
- Estado 1 (Entrada): Tensão de 300°C e pressão de 600 kPa.
- Estado 2s (Saída isentrópica): Vapor saturado a 20 kPa.
Como a saída real é vapor saturado a 20 kPa, vamos precisar comparar com o estado ideal (isentrópico) para encontrar a eficiência.
Passo 3
Vamos usar as tabelas de vapor (tabelas de propriedades termodinâmicas da água) para encontrar as entropias e as entalpias nos estados envolvidos.
-
Para o Estado 1:
- Encontramos a entropia
e a entalpia a 300°C e 600 kPa.
- Encontramos a entropia
-
Para o Estado 2s:
- Como o processo é isentrópico, a entropia
. - A pressão é 20 kPa, então encontramos a entalpia
correspondente a nessa pressão.
- Como o processo é isentrópico, a entropia
Passo 4
Agora, precisamos encontrar a entalpia real na saída
. Como a saída é vapor saturado a 20 kPa, usamos as tabelas para encontrar
(entalpia do vapor saturado) a essa pressão.
Passo 5
Com esses valores, a eficiência isentrópica
é calculada pela fórmula:
Isso basicamente compara o trabalho ideal (isentrópico) com o trabalho real da turbina.
Passo 6
Substituímos os valores encontrados nas tabelas na fórmula acima e calculamos a eficiência. Após fazer os cálculos, chegamos ao valor de:
Resposta
A eficiência isentrópica da turbina é aproximadamente
ou 71,7 %.