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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 16

Uma técnica de operação de uma turbina a vapor, em regime de carga parcial, é estrangular o vapor para uma pressão menor antes de ele entrar na turbina, conforme mostrado na Fig. P9.16. As condições na linha de vapor são 2   M P a e 400 ° C , e a pressão de exaustão da turbina é fixada em 10   k P a . Admita que a expansão no interior da turbina seja reversível e adiabática.

a. Determine a produção de trabalho específico da turbina com carga total.

b. Determine a pressão para a qual o vapor deve ser estrangulado para produzir 80 % do trabalho de carga total.

c. Mostre ambos os processos em diagrama T - s .

Passo 1

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

Nós temos os seguintes dados:

p 1 = 2000   k P a

T 1 = 400 ° C

O processo no estado 2-3 é adiabático reversível

p 2 = 10   k P a

A - Primeiro vamos obter os dados necessários para o estado 1 da tabela B.1.3, para os valores de p 1 = 2000   k P a e T 1 = 400 ° C

s 1 = 7,1270 k J k g   K

h 1 = 3247,6 k J k g

Como este é um processo adiabático reversível, a entropia específica no estado 1 é igual à entropia específica no estado 3a:

s 1 = s 3 a

Agora vamos obter os dados necessários para calcular a qualidade no estado 3a da tabela B.1.2

s f 3 = 0,6492 k J k g   K

s f g 3 = 7,5010 k J k g   K

h f 3 = 191,81 k J k g

h f g 3 = 2392,82 k J k g

O fator de qualidade é calculado da seguinte forma:

s 3 a = s f 3 + x 3 a s f g 3

Isolando o x 3 a

x 3 a = s 3 - s f 3 s f g 3

Substituindo os valores, nós temos que

x 3 a = 7,1270 - 0,6492 7,5010 = 0,8636

A entalpia específica no estado 3a é calculada por

h 3 a = h f 3 + x 3 a h f g 3

Fazendo a substituição

h 3 a = 191,81 + 0,8636 ∙ 2392,82

Logo, nós temos que

h 3 a = 2258,25 k J k g

Finalmente, o trabalho específico de carga total é:

w 3 a = h 1 - h 3 a

Com isso,

w 3 a = 3247,6 - 2258,25 = 989,36 k J k g

Passo 2

B - O trabalho específico para a letra b) é 80% do trabalho específico de carga total calculado na letra a)

w 3 b = 0,8 w 3 a

Substituindo os valores

w 3 b = 0,8 ∙ 989,35 = 791,48 k J k g

Sabemos que o processo de estrangulamento é na verdade um processo entálpico, então:

h 1 = h 2 b = 3247,60 k J k g

A partir do trabalho específico, podemos calcular a entalpia específica no estado 3b:

w 3 b = h 2 b - h 3 b → h 3 b = h 2 b - w 3 b

Fazendo a substituição de valores,

w 3 b = 3247,6 - 791,48 = 2456,12 k J k g

Resposta

Resposta nos passos

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