Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 50
Vapor entra no primeiro estágio da turbina ilustrada na Fig. P4.50 a 40 bar e 500°C com uma vazão volumétrica de . O vapor sair da turbina a 20 bar e 400°C. O vapor é então reaquecido à temperatura constante de 500°C antes de entrar no segundo estágio da turbina. O vapor deixa o segundo estágio como vapor saturado a 0,6 bar. Para uma operação em regime permanente e ignorando as perdas de calor e os efeitos das energias cinéticas e potencial, determine
- A vazão mássica do vapor em kg/h.
- A potência total produzida pelos dois estágios da turbina em kW.
- A taxa de transferência de calor para o vapor em escoamento ao longo do reaquecedor , em kW.
Passo 1
E aee galera, bora pra mais uma?
Obtenha as propriedades na entrada da turbina de primeiro estágio (estado 1) da seguinte maneira:
Obtenha as propriedades do vapor a pressão e temperatura , na Tabela “Propriedades do vapor de água superaquecida”
Volume específico
Entalpia específica
Obtenha as propriedades na saída da turbina de primeiro estágio (estado 2) da seguinte forma:
Obtenha as propriedades do vapor a pressão e temperatura , na Tabela “Propriedades do vapor de água superaquecida”
Entalpia específica
Obtenha as propriedades na saída da turbina de segundo estágio (estado 3) da seguinte forma:
Obtenha as propriedades do vapor a pressão e temperatura , na Tabela “Propriedades do vapor de água superaquecida”
Entalpia específica
Obtenha as propriedades na saída da turbina de segundo estágio (estado 4) da seguinte forma:
Obtenha as propriedades do vapor a pressão e uma temperatura de saturação , na Tabela “Propriedades do vapor de água superaquecida”
Entalpia específica
Passo 2
(a)
Substituindo
Portanto, a taxa de fluxo de massa do vapor é de
Passo 3
(b)
Aplicaremos a equação de balanço de energia para controlar o volume de 1 e 2
é a transferência de calor.
é a transferência de trabalho.
é a transferência de massa.
é a entalpia especifica de entrada do bico.
é a entalpia específica na saída do bico.
é a velocidade de entrada.
é a velocidade de saída.
é a diferença na energia potencial por unidade da taxa de fluxo de massa
Desprezando a transferência de calor, mudanças cinéticas e potenciais.
Considerando que o sistema está em estado estacionário. Portanto, a taxa de fluxo de massa na entrada e na saída é a mesma.
Da mesma forma, a transferência de trabalho na turbina de segundo estágio e dada por
Passo 4
Portanto, a taxa total de um trabalho transferida pelos dois estágios da turbina é dada por,
Fazendo as devidas substituições , teremos:
Portanto , a potência total produzida pelos dois estágio da turbina é de
Passo 5
(c)
Calcule aa taxa de transferência de calor para o vapor que flui através do reaquecedor da seguinte maneira:
Ao aplicarmos a análise de volume de controle. A taxa de transferência de calor de 2 a 3 é dada por,
Fazendo as devidas substituições
Portanto , a transferência de calor para o vapor que flui através do reaquecedor é de .
Resposta
Portanto , a potência total produzida pelos dois estágio da turbina é de
Portanto , a transferência de calor para o vapor que flui através do reaquecedor é de .