Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 59
Vapor entra em regime permanente a 600 °C, 5 MPa e a uma velocidade desprezível em uma turbina com uma vazão mássica de 20 kg/s. O vapor se expande na turbina para vapor saturado a 500 kPa, e 10% do vapor é removido para outra utilização. O restante do vapor continua a expandir-se para a saída da turbina, onde há pressão de 10 kPa e título de 85%. Se a turbina é adiabática, determine a taxa de trabalho realizado pelo vapor durante esse processo.
Passo 1
Temos que o balanço de energia pode ser dado por:
Adotando a turbina como sistema, temos as seguintes considerações:
- A turbina opera em regime permanente, ;
- A turbina é adiabática, ;
- A diferença da velocidade e altura entre as correntes é desprezível, ;
Assim, temos que o balanço da turbina fica da seguinte forma:
Passo 2
Temos que o vapor entra no estado de vapor superaquecido, com uma entalpia específica de , tal valor pode ser encontrado na tabela A-6 no final do livro.
Note que, após ser expandido, ele se torna vapor saturado em que 10% dele é retirado em 500 kPa e os 90% restantes continuam na operação até chegar a 10 kPa e título de 85%. Assim, na saída da turbina, temos:
Porém, como os 90% do vapor restantes que seguem o processo tem um título de 85%, temos:
Consultando a tabela de vapor saturado, temos:
Assim,
Passo 3
Substituindo os dados no balanço de energia da turbina, temos:
O sinal negativo está se referindo a potência gerada pela turbina, logo, a taxa de trabalho realizado pelo vapor é de 27790 kW.
Resposta
A taxa de trabalho realizado pelo vapor é de 27790 kW.