A Fig. P4.95 ilustra uma turbina, operando em regime permanente, que fornece energia para um compressor de ar e um gerador elétrico. Ar entra na turbina com uma vazão mássica de 5,4 kg/s a 527°C e sai da turbina a 107°C e 1 bar. A turbina fornece energia a uma taxa de 900 KW para o compressor e a uma taxa de 1400 KW para o gerador. O ar pode ser modelado com um gás ideal e os efeitos das energias cinética e potencial são desprezíveis. Determine (a) a vazão volumétrica do ar na saída da turbina, em , e (b) a taxa de transferência de calor entre a turbina e sua vizinhança, em KW.
Passo 1
Falaaaaaaaa queridx’s, bora dar aquele gás?
Então encoxxxta que esse exercício vai ser facinho....
Começaremos convertendo as unidades de temperatura de °C em K
Onde a nossa e a nossa temperatura inicial
Onde a nossa e a nossa temperatura de saída
O trabalho pela turbina pode ser encontrado a partir da seguinte expressão
Temos a potência no compressor e a potência no gerador
Fazendo as devidas substituições
Obtenha as propriedades específicas de entalpia a partir das propriedades ideais do gás , da tabela A-22.
Passo 2
- Encontraremos a vazão volumétrica na saída usando a fórmula
Substituindo valores conhecidos
Portanto, a vazão volumétrico na saída é de
Passo 3
Encontraremos a taxa de transferência de calor usando a equação de equilíbrio da taxa de energia
Fazendo as devidas substituições
Portanto a taxa de transferência de calor entre a turbina e seus arredores é de .
Resposta
- Portanto, a vazão volumétrico na saída é de .
- Portanto a taxa de transferência de calor entre a turbina e seus arredores é de .