Uma turbina é alimentada com 2kg/s de uma mistura composta por 60% de hélio e 40 de nitrogênio (em volume). A pressão e temperatura da seção de alimentação dessa turbina são respectivamente iguais a 1 MPa e 800K e a pressão na seção de descarga do equipamento é de 100kPa. Sabendo que a eficiência isentrópica do equipamento é igual a 85%, determine a potência gerada na turbina. Dados: ; ; ;
Passo 1
Vamos relembrar que a potência gerada numa turbina é dada por:
Logo, precisamos encontrar o da mistura, e a temperatura de saída da turbina.
Passo 2
Primeiro vamos achar da mistura, que é calculado como uma média dos dos componentes em relação a massa. Então para isso temos de achar a massa por kmol de mistura, multiplicando a concentração em volume pela massa molecular:
Agora vamos achar a concentração em massa:
Passo 3
Calcular da mistura
Passo 4
Agora precisamos saber a temperatura final do processo, para isso vamos ter que utilizar nossas relações de isentrópicas:
Agora observe que temos de calcular o novo , faremos isso da mesma forma que fizemos com o . Lembrando também que , logo:
Da mistura:
Voltando ao cálculo
Passo 5
Substituir na equação