A steam turbine operates steadily under the following

conditions. At the inlet, p 5 2.5 MPa, T 5 4508C, and V 5

40 m/s. At the outlet, p 5 22 kPa, T 5 708C, and V 5

225 m/s. (a) If we neglect elevation changes and heat transfer, how much work is delivered to the turbine blades, in

kJ/kg? (b) If the mass flow is 10 kg/s, how much total power

is delivered? (c) Is the steam wet as it leaves the exit?

Passo 1

Saaaalve, tranquilo? Vamos lá resolver mais uma questão juntos?! 😊

Os dados são os seguintes:

Vazão mássica: m ˙ = 10   k g / s

Na entrada

p 1 = 2.5 M P a T 1 = 450 ∘ C V 1 = 40   m / s

Na saída

p 2 = 22 k P a T 2 = 70 ∘ C V 2 = 225   m / s

Passo 2

a) Da tabela de vapor, a entropia do vapor de entrada em 2.5 M P a e 450 ∘ C é obtida como,

h 1 = 3351   k J / k g

A partir da tabela de vapor encontrar a entropia do vapor de saída em 22 k P a e 70 ∘ C é obtido como,

h 2 = 2628   k J / k g

Encontre o trabalho usando a equação de energia de fluxo constante,

h 1 + 1 2 V 1 2 + g z 1 = h 2 + 1 2 V 2 2 + g z 2 - q + w s + w v

Aqui, é o trabalho w v viscoso, é o w v trabalho entregue, q está elena transferência e g é a aceleração devido à gravidade, V 1 é a velocidade de entrada, V 2 é a velocidade de saída, z 1 é a elevação da entrada e z 2 é a elevação da saída.

Substituindo valores

3351000 + 1 2 40 2 = 2628000 + 1 2 225 2 + w s w s = ( 3351000 - 2628000 ) + 1 2 40 2 - 225 2   = 698487.5   J / k g

Portanto, o trabalho entregue às pás da turbina é w s = 698.49   k J / k g .

Passo 3

(b) O poder é dado por,

P = m ˙ w s

Aqui, m ˙ w s está a taxa de fluxo.

P   = m ˙ w s   = 10 × 698.49   = 6984.9   k J / s   = 6984.9   k W

Portanto, a potência total fornecida é P = 6.98 M W .

Passo 4

(c) Na pressão de saída, p 2 = 22 k P a

Da tabela, a temperatura de saturação do vapor é 62 ∘ C inferior à temperatura de saída dada, T 2 = 70 ∘ C .

Isso significa que um vapor quase se aproxima da região superaquecida enquanto sai.

Resposta

a) w s = 698.49   k J / k g

b) P = 6.98 M W

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