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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 201

201. Vapor de água a 6 MPa e 500 °C entra em uma turbina adiabática de dois estágios a uma vazão de 15 kg/s. Extrai-se então 10% do vapor ao final do primeiro estágio a uma pressão de 1,2Mpa, para uma outra finalidade. O vapor restante é expandido ainda mais no segundo estágio e deixa a turbina a 20 kPa. Determine a potência produzida pela turbina, considerando que (a) o processo é reversível e (b) a turbina tem uma eficiência isentrópica de 88%.

Passo 1

Letra (a)

A vazão mássica que sai no segundo estágio é dada por:

m ˙ 3 = 0,9 m ˙ 1 = 0,9 15 k g s = 13,5 k g s

Observando que uma corrente de fluido entra na turbina e duas correntes de fluido saem, a diferença de energia para este sistema de fluxo constante pode ser expressa na forma de taxa como

∆ E ˙ s i s t e m a = 0 = E ˙ e n t r a - E ˙ s a i

E ˙ e n t r a = E ˙ s a i

m ˙ 1 h 1 = m ˙ 1 - m ˙ 3 h 2 + W ˙ s a i + m ˙ 3 h 3

W ˙ s a i = m ˙ 1 h 1 - h 2 + m ˙ 3 ( h 2 - h 3 )

Substituindo, a potência da turbina é

W ˙ s a i = 15 k g s 3423,1 - 2962,8 k J k g + 13,5 k g s 2962,8 - 2267,5 k J k g = 16,291   k W

Passo 2

Letra (b)

Se a turbina tiver uma eficiência isentrópica de 88%, a potência será,

W ˙ a = η T W ˙ s = 0,88 16,291   k W = 14,336   k W

Resposta

  1. W ˙ s a i = 16,291   k W
  2. W ˙ a = 14,336   k W
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