Ar a (2,8 MPa) e 600ºF (315,6ºC) entra em uma turbina bem isolada que opera em regime permanente e sai como vapor saturado a uma pressão .

(a) Para (344,7 kPa), determine a taxa de destruição de exergia, em Btu por lb de vapor em expansão através da turbina, e as eficiências exergética e isentrópica da turbina.

(b) Esboce graficamente a taxa de destruição de exergia, em Btu por lb de vapor, e as eficiências exergéticas isentrópicas, versus a pressão variando de 1 a (6,9 a 344,7 kPa). Ignore os efeitos de movimento e gravidade, e adote T0 = 60ºF ( 15,6°C) e p0 = 1 atm.

Desenhando a curva para a turbina

a) para

calculando a eficiência isentrópica da turbina

Obtendo as propriedades do vapor da Tabela A-4E. A pressão de e temperatura de

Obtendo as propriedades do vapor da Tabela A-3E. A pressão de

Considerando o processo 1-2s (processo de expansão isentrópica). A entropia permanece constante durante o processo

Calculando a entalpia no estado 2s

Calculando a eficiência isentrópica

Calculando a taxa de destruição de exergia na turbina

Considerando um volume de controle na turbina e opera em um estado estacionário. Então, para o volume de controle, não há transferência de calor no sistema ou para o sistema e os efeitos de energia potencial e cinética não negligenciadas

Considerando o balanço de energia no volume de controle

Calculando a eficiência de exergia da turbina

b) repetindo o mesmo procedimento para diferentes valores de pressão de saída (variando de 1 a 50 psi) e calculando a eficiência isentrópica, a taxa de destruição de exergia na turbina e a eficiência de exergia da turbina

A tabela representando os valores obtidos para a eficiência isentrópica (), e para diferentes valores de pressão de saída ()

Gerando gráficos

Resolvendo para

Tabulando os calores variando de 0 a 0,5

Plotando, temos que