Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 46
Uma turbina bem isolada operando em regime permanente desenvolve 28.75 MW de potência a uma vazão mássica de vapor d´água de 50 kg/s. O vapor d´água entra a 25 bar com uma velocidade de 61 m/s e sai como vapor saturado a 0.06 bar com uma velocidade de 130 m/s. Desprezando efeitos da energia potencial, determine a temperatura na entrada em °C.
Passo 1
E ai galerinha, animados?
Bora que bora ?
Para resolvermos a temperatura na entrada, devemos encontrar a entalpia na entrada. Portanto, usamos um equilíbrio de energia em estado estacionário :
é a transferência de calor.
é a transferência de trabalho.
é a transferência de massa.
é a entalpia especifica de entrada do bico.
é a entalpia específica na saída do bico.
é a velocidade de entrada.
é a velocidade de saída.
é a diferença na energia potencial por unidade da taxa de fluxo de massa.
Como a turbina e bem isolada, não há transferência de calor
Ao negligenciarmos as mudanças de energia potencial, a equação de energia acaba sendo
Resolvendo a equação acima para a entalpia de entrada, iremos obter
Passo 2
Obtenha as propriedades do vapor á pressão e a uma temperatura de saturação na tabela “Propriedades da água saturada- Tabela de pressão”
Entalpia específica
Fazendo as devidas substituições na expressão (1), com os valores encontrados, teremos
Portanto, a entalpia na entrada é de
Passo 3
Iremos obter a entalpia específica do vapor à pressão na tabela “Propriedades da água saturada- Tabela de pressão”.
Entalpia específica de vapor,
Como a entalpia no estado 1 é maior que a entalpia específica de vapor saturado
, o fluido que entra na turbina está em condição superaquecida.
Encontre a temperatura do vapor usar sobreaquecido a uma pressão de e a partir da tabela , “Propriedades de vapor de água sobreaquecida”
Passo 4
Em seguida obteremos a temperatura do vapor sobreaquecido a uma pressão de e a partir da tabela , “Propriedades de vapor de água sobreaquecida”
Passo 5
Agora iremos encontrar a temperatura em interpolando as temperaturas conhecidas em 20 bar e 30 bar
Portanto, a temperatura na ente na entrada da turbina isolada é de
Resposta
Portanto, a entalpia na entrada é de
Portanto, a temperatura na ente na entrada da turbina isolada é de