Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 10.Problemas - Ex. 75
Uma turbina de dois estágios é alimentada com vapor d’água a e . A pressão final do primeiro estágio é e a do segundo estágio é . Admitindo que os dois estágios apresentem eficiências isoentrópicas iguais a , determine a eficiência baseada na segunda lei para os dois estágios da turbina.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão!
Aqui temos um sistema com uma turbina de dois estágios e queremos encontrar a eficiência baseada na segunda lei para os dois estágios da turbina.
Vamos chamar o primeiro estágio de processo e o segundo estágio de processo .
Sendo assim, temos no estado , com vapor d’água a e , as seguintes propriedades retiradas das tabelas de propriedades termodinâmicas:
Uma particularidade para esta turbina é que os dois estágios possuem eficiência isoentrópica de . Isso quer dizer que a nossa turbina não é ideal e sim real. Portanto temos que considerar este fator nos cálculos.
Passo 2
Vamos analisar o processo como sendo ideal e aplicar a eficiência para descobrir as propriedades reais.
Para um processo isoentrópico , temos que:
Como , para esta entropia e pressão no estado , temos que:
O trabalho isoentrópico do primeiro estágio será:
O trabalho real do primeiro estágio será:
Sabendo o trabalho real, podemos encontrar a entalpia de saída real:
Relacionando e , encontramos nas tabelas de propriedades termodinâmicas:
Passo 3
Agora vamos ao segundo estágio (processo ). Sabemos, a partir da resolução dos passos anteriores, que o segundo estágio possui uma alimentação com as seguintes propriedades:
Temos que encontrar as propriedades de descarga. Vamos realizar o mesmo procedimento dos passos anteriores.
Para um processo isoentrópico , temos que:
Como , para esta entropia e pressão no estado , o fluido está na zona de mistura, portanto temos que encontrar o título para encontrar a entalpia:
Portanto:
O trabalho isoentrópico do segundo estágio será:
O trabalho real do segundo estágio será:
Passo 4
Sabendo o trabalho real, podemos encontrar a entalpia de saída real:
O título do estado real será:
A entropia do estado real será:
Passo 5
Temos quase todos os dados necessários para calcular a eficiência baseada na segunda lei de cada estágio. Ainda precisamos descobrir a irreversibilidade de cada estágio. Para o primeiro estágio, temos:
A irreversibilidade do segundo estágio será:
Passo 6
Sabendo as irreversibilidades podemos calcular o trabalho reversível de cada estágio e posteriormente as suas eficiências baseadas na segunda lei.
O trabalho reversível do primeiro estágio será:
A eficiência baseada na segunda lei para o primeiro estágio será:
O trabalho reversível do segundo estágio será:
A eficiência baseada na segunda lei para o segundo estágio será:
Ufa, mais uma questão resolvida. Consegui te ajudar? Responde Aí.