Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 51
Uma turbina a vapor isentrópica processa 5 kg/s de vapor a 4 MPa, o qual é expelido a 50 kPa e 100 °C. São desviados 5% desse fluxo para o aquecimento de água de alimentação a 700 kPa.
Determine a potência produzida pela turbina, em kW.
Passo 1
Entendendo o problema:
O processo deste problema, consiste na expansão isentrópica de um gás em uma turbina. O vapor entra com 4 Mpa de pressão a taxa de 5 Kg/s. O fluxo é dividido, com saindo á 700 KPa de pressão e os outros saindo a 50 KPa e . Assim, temos um entrada e duas saídas. O balanço de energia para o sistema é constituído da seguinte forma:
(1)
Sendo, , , o fluxo mássico na entrada e nas duas saídas respectivamente. Não há trocas de calor no balanço (processo isentrópico) e o trabalho por unidade de tempo é dado por:
(2)
Os fluxos são determinados da seguinte forma:
= 0,05 . 5 = 0,25 Kg/s ( do fluxo de entrada)
= 0,95 . 5 = 4,75 Kg/S (95 do fluxo de entrada)
Passo 2
Coletando dados:
Consultando a tabela A-6 para obter os valores de entalpia da entrada e das suas saídas:
Primeira saída (desvio de 5
Pela tabela:
- = 7,6953 KJ/Kg.K
Como o processo é isentrópico:
(3)
Segunda saída (desvio de 95:
Da tabela:
Entrada:
Da tabela:
Passo 3
Calculando o trabalho por unidade de tempo:
W = (5 Kg/s) 3979, 3 KJ/Kg – 0, 25 Kg/s (3309, 1 KJ/kg) – 4, 75 Kg/s (2682, 4 KJ/Kg) = 6328 KJ/s
O Trabalho por unidade de tempo e a própria definição de potência. Dessa forma:
P= W = 6328 kW
Resposta
Resposta: 6.328 kW