Gabarito Lista Termodinâmica Básica

LISTA DE EXERCÍCIOS

1) Uma caldeira é alimentada em regime permanente com 5000 kg/h de água líquida a 5 MPa e 20°C e descarrega o vapor d’água a 450°C e 4 MPa. Determine quais devem ser as áreas das seções de escoamento de alimentação e descarga da caldeira, em cm2, de modo que as velocidades dos escoamentos não excedam 20 m/s

Resolução:

Na tabela de água saturada a 20°C vemos que a pressão deveria ser 2,339 kPa, mas como a pressão no estado 1 é 5 MPa a água encontra-se comprimida
Da tabela de água líquida comprimida temos:
Com isso temos:

Na tabela de água saturada a 4 MPa vemos que a temperatura deveria ser 250,40°C, mas como a temperatura no estado 2 é 450°C o vapor encontra-se como superaquecido
Da tabela de vapor superaquecido temos:

2) A vazão mássica de vapor d’água na seção de alimentação de uma turbina é 1,5 kg/s e o calor transferido da turbina é 8,5 kW. São conhecidos os seguintes dados para o vapor d’água que entra e sai da turbina:

Condições de entrada
Condições de saída
Pressão
2,0 MPa
0,1 MPa
Temperatura
350°C

Título

100%
Velocidade
50 m/s
100 m/s
Altura em relação ao plano de referência
6 m
3 m

Determine a potência fornecida pela turbina.
Resolução:
Estado 1: Na tabela de água saturada vemos que para 2 MPa a temperatura deveria ser 212,42°C, mas como está a 350°C, então o vapor é superaquecido
Portanto da tabela de vapor superaquecido temos h1 = 3136,96 kJ/kg

Estado 2: Como o título é 100%, então temos vapor saturado. Na tabela de água saturada temos h2 = hv = 2675,46 kJ/kg

A vazão mássica da entrada e da saída é a mesma
E o calor é transferido da turbina

3) A potência gerada por uma turbina a vapor adiabática é de 5 MW e as condições de entrada e saída são: P1 = 2 MPa, T1 = 400°C, V1 = 50 m/s, z1 = 10 m, P2 = 15 kPa, x2 = 90%, V2 = 180 m/s, z2 = 6 m.
a) Compare as magnitudes de Δh, ΔV e Δz, em kJ/kg, e mostre qual possui maior relevância e qual(is) pode(m) ser