Enunciado

Vapor d’água entra numa turbina a 3,0 Mpa e 450°C, expande-se num processo adiabático reversível, e sai a 10 kPa. As variações nas energias cinética e potencial, entre as condições de entrada e de saída da turbina, são pequenas. A potência de saída da turbina é de 800 kW. Qual é a vazão em massa de vapor d’água através da turbina?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

A questão é basicamente sobre a vazão mássica, a substância é o vapor d´água, e temos as seguintes informações

p i = 3000   k P a

T i = 450 ° C

O processo é o adiabático reverso

p e = 10   k P a

W = 800   k W

Passo 2

Primeiro, obteremos valores para entropia e entalpia específicas na entrada

s i = 7,0833 k J k g   K

h i = 3344 k J k g

Este é um processo adiabático e por causa dessa entropia específica na entrada é a mesma que na exaustão

s i = s e

Na exaustão, o vapor se transforma em água saturada, então temos que

s f = 0,6492 k J k g   K

s f g = 7,5010 k J k g   K

h f = 191,81 k J k g

h f g = 2392,82 k J k g

Agora vamos calcular a qualidade a partir da seguinte equação: s e = s f + x e s f g , isolando o termo x e , temos

x e = s e - s f s f g

Substituindo os valores, nós temos que

x e = 7,0833 - 0,6492 7,5010 = 0,86

Depois disso, com a qualidade calculada e os dados da tabela, podemos calcular a entalpia específica no escapamento

h e = h f + x e h f g

Substituindo os valores

h e = 191,81 + 0,86 ∙ 2392,82 = 2249 ,   64 k J k g

Passo 3

Finalmente, temos tudo o que precisamos para calcular a vazão de massa da equação: W = m ' ( h i - h e ) , isolando o termo de vazão mássica

m ' = W h i - h e

Substituindo os valores,

m ' = 800 3344 - 2249,64 = 0,73 k g s

Logo, a vazão mássica é igual a m ' = 0,73 k g s  

Resposta

m ' = 0,73 k g s

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