Exercícios Resolvidos de Termodinâmica - Compressores e Turbinas

EXERCÍCIOS 10 Questão 1 Num sistema há passagem de um gás ideal por dois compressores em série veja a figura 1 com um sistema de resfriamento intermediário Cooler que mantém a mesma temperatura de entrada nos compressores Considerandose o ponto 1 a 27ºC e 100 kPa e a relação entre as pressões de compressão igual a 12 com 10 e 7 de irreversibilidades nos compressores 1 e 2 respectivamente determine o trabalho e calor transferido por unidade de massa no sistema Adote R 2451 kJkgK e cp 11547 kJkgK Questão 2 Uma prática usual para operação de uma turbina a vapor de água para produção de potência com carga parcial é reduzir a pressão de entrada na turbina veja figura 2 A linha de vapor está a 36 MPa e 520ºC e a saída da turbina está a 10 kPa com 6 de umidade Assumindo que a expansão interna na turbina tenha 8 de irreversibilidade determine o trabalho específico da turbina para carga total de trabalho e a pressão de vapor da entrada na turbina para operar em 80 de sua capacidade total Figura 1 Figura 2 Linha de Vapor válvula turbina sabende que nI WrevWu i Wc Wu To ΔS Wc Wc Wc nI Wc To Cp lnT2T1 R lnP2P1 Wc 1 nII Wc1 To Cp lnT2T1 R lnP2P1 nI 1 nII 1 Irrev 1 01 09 da Tabela Pr 300K 1386 Pr2Pr1 P2P1 12 Pr2 121386 16632 h1 30019 kJkg 600 610 600 T2 162r 1703 1628 16632 60702 61752 60702 h2 T2 60345 K h2 61064 kJkg Wc1 298 11547 ln60345300 2451 ln12 09 1 31046 kJkg Wc1 Wc2 To Cp lnT4T3 R ln P4P3 nII2 1 nII2 1 007 093 para mesma temperatura de entrada T3 T1 300 K e mesma razão de pressão P2P1 P4P3 12 o estado 4 é igual a 2 T4 T3 Wc2 298 11547 ln 60345300 2451 ln 12 093 1 30564 kJkg Wc2 h3 h1 Qaut m h3 h2 Qaut h3 h2 30019 61064 31045 kJkg Qaut Wtotal Wc1 Wc2 6161 kJkg 2 WT P2 quando WT 08 WT inicial WT inicial h2 h1 estado 1 2 P 36 MPa 520 C h 321044 kJkg S 72013 kJkg estado 3 P 10 KPa X 1 006 094 h 244038 kJkg S 76988 kJ kg K nI Wt Wrev Wt Wt i WT ni 1n n 1n To ΔS WT 1 008 1 042 298 76988 72013 1705 kJkg WT i 14826 Wrev WT nI 1705 092 185326 kJkg Wrev para 80 da Carga total WT 1965 08 1364 kJkg WT 092 008 298 76988 S2 1364 S2 73008 kJkg K sabendo que nas válvulas h cte h2 h1 321044 kJkg da tabela encontrase S 73008 kJkg K e h 321044 kJkg em P 12 MPa T 3763 K Portanto para produzir 70 do trabalho total a pressão na entrada deve ser 12 MPa