Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 54
Argônio entra em regime permanente a 1600 kPa, 450 °C e uma velocidade de 55 m/s em uma turbina adiabática, saindo a 150 kPa com velocidade de 150 m/s. A área de entrada da turbina é de 60 . Considerando que a potência produzida pela turbina equivale a 190 kW, determine a temperatura de saída do argônio.
Passo 1
Temos que o balanço de energia pode ser dado por:
Adotando a turbina como sistema, temos as seguintes considerações:
- A turbina opera em regime permanente, ;
- A turbina é adiabática, ;
- A diferença entre as alturas das correntes é desprezível, ;
Assim, o balanço de energia da turbina fica da seguinte forma:
Passo 2
Vamos considerar que o Argônio é um gás ideal, assim, a constante dos gases é , além disso, a sua capacidade calorífica a pressão constante é de .
Com essas informações, conseguiremos calcular o volume específico do argônio na entrada da turbina e, com isso, calcularemos o fluxo mássico de entrada. Assim, temos:
Daí,
Passo 3
A variação de entalpia específica pode ser dada por:
Assim, nosso balanço de energia ficará do seguinte jeito:
Substituindo as informações, temos:
Resposta
Assim, a temperatura de saída do argônio é de 321,3 °C.