Ar se expande em uma turbina de 8 bar, 960 K até 1 bar e 450 K. A velocidade na entrada é pequena, comparada com a velocidade na saída, cujo valor é 90 m/s. A turbina opera em regime permanente e desenvolve uma potência de 2500 kW. A transferência de calor entre a turbina e sua vizinhança, juntamente com os efeitos da energia potencial, é desprezível. Admitindo o modelo de gás ideal, calcule a vazão mássica do ar, em kg/s bem como a área na saída, em .

Obtenha a entalpia do ar da Tabela A-22 ”Propriedades ideais do gás do ar” da seguinte forma:

Considerando a equação (1)

Substituindo os devidos valores

Portando, a taxa de fluxo de massa de ar é de

Uma vez que o ar é modelado como um gás ideal, use a lei do gás ideal para substituir o volume específico da seguinte forma:

Onde

E

Escreveremos a equação para a taxa de fluxo de massa em termos do volume e área específicos da seguinte maneira:

Onde, temos que é a taxa de fluxo de massa, A é a área da seção transversal da turbina, V é a velocidade de fluxo, e v é o volume específico.

Substituindo por v.

Iremos obter a massa molar do ar na Tabela-A-1 “Pesos Atômicos ou molares de Alguns Elementos e Compostos Selecionados”.

A massa molar do ar é

Resolvendo a equação (2) para a área na saída considerando todos os respectivos valores na saída da seguinte forma:

Substituindo os devidos valores encontrados

Portanto, a área de saída é de