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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 108

Analise a turbina a vapor descrita no Problema 6.44. Ela é possível?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados, fornecidos pelo enunciado

m 1 ' = 100 k g s

p 1 = 15000   k P a

T 1 = 600   ° C

m 2 ' = 20 k g s

p 2 = 2000   k P a

T 2 = 350   ° C

p 3 = 75   k P a

x 3 = 0,95

Muito dado, mas relaxe, que a resolução é bem tranquila!

Passo 2

Primeiro, precisamos obter dados para entropia específica para todos os 3 estados. Para o estado 1, obteremos da tabela B.1.3

p 1 = 15000   k P a ; T 1 = 600   ° C → s 1 = 6,6775 k J k g   K

p 2 = 2000   k P a ; T 2 = 350   ° C → s 2 = 6,9562 k J k g   K

Para o estado 3 nós usaremos a tabela B.1.2:

p 3 = 75   k P a

s f 3 = 1,2129 k J k g   K

s f g 3 = 6,2434 k J k g   K

A entropia específica no estado 3 é calculada a partir de:

s 3 = s f 3 + x 3 s f g 3

Substituindo os termos

s 3 = 1,2129 + 0,95 ∙ 6,2434 = 7,14413 k J k g   K

Antes de determinarmos se o processo do Problema 6.44 é possível, usaremos a equação de continuidade para encontrar a vazão de massa no estado 3:

m 1 ' = m 2 ' + m 3 '

Isolando o m 3 '

m 3 ' = m 1 ' - m 2 ' = 100 - 20 = 80 k g s

Para determinar se o processo do problema 6.44 é possível, precisamos encontrar a taxa de produção de entropia. Se a taxa de produção de entropia for positiva o processo é possível. Para encontrá-lo, usaremos a equação de entropia:

m 1 ' s 1 + S g e n = m 2 ' s 2 + m 3 ' s 3

Isolando o S g e n

S g e n = m 2 ' s 2 + m 3 ' s 3 - m 1 ' s 1

Substituindo os termos, nós temos que

S g e n = 20 ∙ 6,9592 + 80 ∙ 7,194 - 100 ∙ 6,6775 = 42,91 k W K

Resposta

É possível!

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