Vapor entra em uma turbina a 300^circ C, 600 kPa e sai como vapor saturado a 20 kPa. 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.
  • Para o Estado 2s:
    • Como o processo é isentrópico, a entropia .
    • A pressão é 20 kPa, então encontramos a entalpia correspondente a nessa pressão.

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 etais = h1 - h2sh1 - h2 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 %.

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