Enunciado

Uma turbina é alimentada com vapor d’água a 500   ° C e 1,2   M P a . O equipamento descarrega a água a 200   k P a e 300   ° C . Determine a eficiência isoentrópica e a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica dessa turbina.

Passo 1

Oi galera, tudo bem? Vamos analisar essa questão!

Aqui queremos a eficiência isoentrópica e a eficiência baseada na segunda lei da termodinâmica para essa turbina.

A eficiência isoentrópica é dada pela razão entre o trabalho real e o trabalho isoentrópico e a eficiência da segunda lei é dada pela razão entre o trabalho real e o trabalho reversível.

η T s = w T w T s

η I I = w T w T r e v

Como sabemos os estados de alimentação e descarga da turbina, podemos descobrir a partir das tabelas os valores de entalpia e entropia específicos associados ao processo.

Para o estado 1 :

h 1 = 3476,28   k J / k g

s 1 = 7,6758   k J / k g K

Para o estado 2 :

h 2 = 3071,79   k J / k g

s 2 = 7,8926   k J / k g K

Passo 2

De posse destes valores, podemos descobrir o trabalho real da turbina:

w T = h 1 - h 2

w T = 3476,28 - 3071,79

w T = 404,49   k J / k g

Analisando como um processo isentrópico, temos que:

s 1 = s 2

Portanto:

h 2 s = 2954,7   k J / k g

O trabalho isentrópico será:

w T s = 3476,28 - 2954,7

w T s = 521,58   k J / k g

Portanto a eficiência isentrópica da turbina será:

η T S = 404,49 521,58

η T s = 0,776

Passo 3

O trabalho reversível é dado por:

w r e v = ψ 1 - ψ 2

w r e v = h 1 - h 2 - T 0 s 1 - s 2

Substituindo os valores, temos que:

w r e v = 404,49 - 298 7,6758 - 7,8926

w r e v = 469,13 k J k g

A eficiência da segunda lei será:

η I I = 404,47 469,13

η I I = 0,862

Resposta

η T s = 0,776

η I I = 0,862

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