Ar a 1600 K e 30 bar é admitido em uma turbina operando em regime permanente. O ar se expande adiabaticamente na saída da turbina, na qual a temperatura é de 830 K. Considerando que a eficiência isentrópica da turbina é de 90%, determine (a) a pressão na saída da turbina, em bar, e (b) o trabalho desenvolvido, em kJ por kg de ar em escoamento. Amdita o modelo de gás ideal para o ar e despreze os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados.

Passo 1

Simbora lá!

Como a expansão é adiabática, vamos calcular a pressão de saída com a seguinte expressão:

T 2 T 1 = p 2 p 1 k - 1 k

Substituindo os dados que foram nos dados no enunciado, e, tendo que para o ar k = 1,4 , teremos:

830   K 1600   K = p 2 30 b a r 0,4 1,4 → p 2 = 3,01   b a r

Bora calcular a entalpia isentrópica na saída da turbina! Pela tabela A-22, conseguimos ver que h 1 = 1757,57   k J / k g , também conseguimos verificar que para T 2 = 830   K ,   t e r e m o s   h 2 s = 855,03   k J / k g . Assim,

η = h 1 - h 2 h 1 - h 2 s

0,90 = 1757,57 - h 2 1757,57 - 855,03 → h 2 = 945,284 k J k g

Passo 2

Calculando o trabalho agora, teremos que:

W m = h 1 - h 2

Basta substituir para encontrarmos que:

W m = 812,286 k J k g

Resposta

  1. 3,01 bar
  2. 812,286 kJ/kg
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