Uma turbina a vapor está equipada para “sangrar” 6 % do vapor de entrada para aquecimento de água de alimentação. Ela é operada com vapor a 500   p s i a e 600   ° F na entrada, uma pressão de “sangramento” de 100   p s i a e uma pressão de escape de 5   p s i a . O rendimento da turbina entre a entrada e o ponto de “sangria” é de 97 % , e a eficiência entre o ponto de “sangria” e de escape é de 95 % . Calcule a eficiência de segunda lei dessa turbina. Considere T 0 = 77   ° F .

Passo 1

Vamos lá, estudantes! O vapor é acelerado em um bocal. O vapor é expandido em uma turbina de dois estágios. Seis por cento do vapor de entrada é sangrado para o aquecimento da água de alimentação. As eficiências isentrópicas para os dois estágios da turbina são dadas. A eficiência da segunda lei da turbina deve ser determinada.

Passo 2

Há uma entrada e duas saídas. Nós tomamos a turbina como o sistema, que é um volume de controle desde que a massa atravessa o limite. O balanço energético para este sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como

As entalpias isentrópicas e reais em três estados são determinadas usando tabelas de vapor como se segue:

Passo 3

Substituindo no balanço energético por unidade de fluxo de massa na entrada da turbina, obtemos,

A saída de trabalho reversível por unidade de fluxo de massa na entrada da turbina é,

A eficiência da segunda lei é então

Resposta

η I I = 0.966

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