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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 48

Uma turbina é alimentada com 2   k g / s de vapor a 1   M P a e 350 ° C . O vapor é descarregado da turbina como vapor saturado a 100   k P a . Sabendo que a velocidade na seção de alimentação da turbina é igual a 15   m / s e que a velocidade na seção de descarga é pequena, determine o trabalho específico e a potência gerada pela turbina.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Queremos o trabalho específico e a potência gerada pela turbina. Podemos deduzir o trabalho de turbina a partir da equação da energia:

h 1 + 1 2 V 1 2 + g Z 1 = h 2 + 1 2 V 2 2 + g Z 2 + W T

Agora vamos às nossas considerações. Nos é dito que a velocidade de alimentação é de 15   m / s e que a velocidade de descarga é pequena. Portanto:

V 1 = 15   m / s

V 2 = 0

Não temos variações de altura na cota de medida, logo:

Z 1 = Z 2

Portanto:

h 1 + 1 2 15 2 = h 2 + W T

W T = h 1 - h 2 + 15 2 2

Passo 2

O exercício também nos dá os estados termodinâmicos na entrada (vapor a 1   M P a e 350 ° C ) e saída (vapor saturado a 100   k P a ). Portanto, analisando as tabelas de propriedades termodinâmicas do fluido, temos que:

h 1 = 3157,65   k J / k g

h 2 = 2675,46   k J / k g

Logo:

W T = 3157,65 - 2675,46 ⋅ 10 3   J / k g + ( 15   m / s ) 2 2

W T = 482,3 ⋅ 10 3   J / k g

Ou:

W T = 482,3   k J / k g

A potência é uma unidade de energia por tempo, logo:

W ˙ T = m ˙ W T

Substituindo os valores, temos que:

W ˙ T = 2   k g / s 482,3   k J / k g

W ˙ T = 964,6   k W

Resposta

W T = 482,3   k J / k g

W ˙ T = 964,6   k W

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