Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 126
126. Gases de combustão entram em uma turbina a gás adiabática a e , saindo a com uma velocidade baixa. Tratando os gases de combustão como ar e considerando uma eficiência isentrópica de , determine o trabalho produzido pela turbina.
Passo 1
Bora fazer mais uma questãozinha sobre entropia!
E pra começar de vez, bora destacar algumas partes importantes que podemos notar ao analisar direitinho e com calma, o enunciado...
Primeiramente, este é um processo de fluxo constante, pois não há alterações significativas com o tempo.
Segundo... Os gases de combustão podem ser tratados como o ar ideal, com aquecimentos variáveis específicos.
Terceiro... As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes
E por último e mais importante, a turbina é adiabática, e portanto, a transferência de calor é insignificante.
Dito isso, bora logo pro que interessa!
Passo 2
Olha só! Para o ar, temos as seguintes relações isentrópicas da nossa referência bibliográfica...
Com base nisso, a pressão real na saída é dada por...
E para essa pressão real, temos que...
Pronto! Finalizamos pra essa parte!
Passo 3
Existe apenas uma entrada e uma saída no nosso sistema e, portanto, o fluxo de massa será igual tanto para a entrada, quanto para a saída...
Em seguida, tomamos a turbina como um sistema real, que é um volume de controle, pois a massa atravessa a fronteira. O balanço de energia para este sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como...
Só que como a turbina é adiabática e o processo ocorre em fluxo constante, ou seja, regime permanente...
Então, ficamos com...
E como um trabalho é produzido pela turbina, que é um trabalho de saída...
Como a eficiência é de , então o verdadeiro fluxo de trabalho real na saída será...
Mas não temos o valor de ! Não faz mal! Vamos determinar assim, o trabalho pro unidade de massa!
E pronto! Resposta obtida!