Enunciado

Os gases quentes da combustão, modelados como ar com comportamento de gás ideal, entram em uma turbina a 145   l b f / i n 2 (999.7 kPa), 2700®R (1226.8°C) e com uma vazão mássica de 0.22 lb/s (0.10 kg/s), e saem a 29   l b / i n 2 (199,9 kPa) e 1620°R (626,8 °C). Considerando que a transferência de calor da turbina para sua vizinhança ocorre a uma taca de 14 Btu/s, (14.8 kW) determine a potência de saída da turbina em hp.

Passo 1

Faaaaaaalaaa galerinha, tudo joia??

Bora no gás??

Dados fornecidos:

Taxa de transferência de calor Q ˙ C V = - 14   B t u

Taxa de fluxo de massa m ˙ = 0.22   l b / s  

Pressão de entrada p 1 = 145   l b f / i n 2

Temperatura de entrada   T 1 = 2700   ° R

Pressão de saída p 2 = 29   l b / i n 2

Temperatura de saída T 2 = 1620 ° R

Passo 2

Pelo equilíbrio da taxa de energia.

0 = Q ˙ C V - W ˙ C V + m ˙ h 1 - h 2 + V 1 2 - V 2 2 2 + g z 1 - z 2

→   W ˙ C V = Q ˙ C V + m ˙ ( h 1 - h 2 )

Das propriedades do gás ideal do ar, em   T 1 = 2700   ° R

h 1 = 703.35   B t u / l b

Das propriedades do gás ideal do ar, em   T 1 = 1620   ° R , por interpolação

h 2 = 395.74 + ( 409.13 - 395.74 ) 1620 - 1600 1650 - 1600

h 2 = 401.1   B t u / l s

Passo 3

Substituindo os devidos valores, teremos

W ˙ C V = Q ˙ C V + m ˙ ( h 1 - h 2 )

W ˙ C V = - 14 + 0.22 703.35 - 401.10

W ˙ C V = 74.26   h p

Resposta

Portanto, a potência da turbina é de W ˙ C V = 74.26   h p   .

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