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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 22

Vapor d’água entra numa turbina a 3,0   M P a e 450 ° C e é expandido, segundo um processo adiabático e reversível, até a pressão de 10   k P a . As variações de energia cinética e potencial, entre as condições de entrada e saída da turbina, são pequenas e a potência desenvolvida no equipamento é 800   k W . Nestas condições, qual é a vazão em massa de vapor d’água na turbina?

Passo 1

Fala galera, vamos começar a resolver mais uma questão de termodinâmica, bora lá!

Começamos o problema analisando o processo:

Estágio Inicial:

p 1 = 3   M P a

T 1 = 450 ° C

Pela Tabela B.1.3, obtemos a entalpia e entropia inicial do processo sob a temperatura e pressão dadas:

h 1 = 3344   k J / k g

s 1 = 7,0833   k J / k g ⋅ K

Estágio Final:

Sabemos que o processo é adiabático e reversível, assim temos um processo isentrópico, então:

s 2 = s 1 = 7,0833   k J / k g ⋅ K

p 2 = 10   k P a

Com os dados sobre a saída possuídos, novamente pela Tabela B.1.3, conseguimos obter o título e a entalpia de saída:

s 2 = s l + x 2 s l v

7,0833 = 0,6492 + x 2 ⋅ 7,501

x 2 = 0,8578

h 2 = h l + x 2 h l v

h 2 = 191,81 + 0,8578 ⋅ 2392,82

h 2 = 2244,4   k J / k g

Passo 2

Calculando a vazão mássica da turbina pela equação de potência:

P = - m ˙ W

Sendo:

W = h 2 - h 1

Então:

P = m ˙ ( h 1 - h 2 )

Rearranjando:

m ˙ = P h 1 - h 2

Sendo P igual a 800   k W :

m ˙ = 800 3344 - 2244,4

m ˙ = 0,728   k g / s

E acabamos a questão!

Nem viu o tempo passar né?

Até a próxima!

Resposta

m ˙ = 0,728   k g / s

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