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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 113

Repita o Problema 9.112, considerando que a turbina e a bomba têm, cada uma, rendimento isoentrópico de 85 % .

Passo 1

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

Recebemos os seguintes dados para usina de turbina a vapor com turbina e bomba sendo adiabáticas:

T 1 = 700   ° C

T 3 = 40   ° C

P 1 = P 4 = 20000   k P a

P 2 = P 3 = 20   k P a

η = 0,85

A – Da tabela de água superaquecida B.1.3, com valores correspondentes a P 1 = 20000   k P a e T 1 = 700   ° C , podemos encontrar a entropia e a entalpia específicas do estágio 1:

h 1 = 3809,09 k J k g

s 1 = 6,7993 k J k g   K

Não há mudança na entropia no processo adiabático:

s 2 = s 1 = 6,7993 k J k g   K

Da tabela de água saturada B.1.2, com valor correspondente a P 2 = 20   k P a , podemos encontrar a entalpia e a entropia específicas de saturação e evaporação:

h f = 251,38 k J k g

h f g = 2358,33 k J k g

s f = 0,8319 k J k g   K

s f g = 7,0766 k J k g   K

Calculando o fator de qualidade do estágio 2:

x 2 = s 2 - s f s f g = 6,7993 - 0,8319 7,0766 = 0,843

Passo 2

Calculando a entalpia específica do estágio 2:

h 2 = h f + x 2 ∙ h f g

Substituindo os valores

h 2 = 251,38 + 0,843 ∙ 2358,33 = 2239,45 k J k g

Calculando a saída de trabalho específica da turbina:

w 1 - 2 = η ∙ h 1 - h 2

Novamente, fazendo o processo de substituição

w 1 - 2 = 0,85 ∙ 3809,09 - 2239,45 = 1334,2 k J k g

Passo 3

B - Da tabela de água saturada B.1.2, com valor correspondente a T 3 = 40   ° C , podemos encontrar a entalpia e a entropia específicas

h 3 = h f = 167,54 k J k g

υ 3 = υ f = 0,001008 m 3 k g

Calculando a entrada de trabalho da bomba:

w 3 - 4 = υ 3 ∙ P 3 - P 4 η

Substituindo os termos

w 3 - 4 = 0,001008 ∙ 20 - 20000 0,85 = - 23,7 k J k g

Calculando a entalpia da bomba de saída:

h 4 = h 3 - w

Novamente, fazendo o processo de substituição dos termos

h 4 = 167,54 + 23,7 = 191,24 k J k g

Passo 4

C - Calculando a eficiência térmica:

η = w 1 - 2 + w 3 - 4 q = w 1 - 2 + w 3 - 4 h 1 - h 4

Com isso, nós temos que

η = 1334,2 - 23,7 3809,09 - 191,24 = 0,36

Resposta

w 1 - 2 = 1334,2 k J k g

w 3 - 4 = - 23,7 k J k g

h 4 = 191,24 k J k g

η = 0,36

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