5 – Vapor a 3 MPa e 400 °C é expandido até 30 kPa em uma turbina adiabática com uma eficiência isentrópica de 92%. Determine a potência produzida p...

Para determinar a potência produzida pela turbina, podemos utilizar a equação da potência específica de uma turbina a vapor: W = m * (h1 - h2s) Onde: W é a potência produzida pela turbina (em kW) m é o fluxo de massa de vapor (em kg/s) h1 é a entalpia do vapor na entrada da turbina (em kJ/kg) h2s é a entalpia do vapor na saída da turbina considerando uma expansão isentrópica (em kJ/kg) Primeiro, vamos determinar as entalpias do vapor nas condições dadas. Podemos utilizar tabelas de propriedades termodinâmicas do vapor d'água para isso. Na entrada da turbina: P1 = 3 MPa T1 = 400 °C Na saída da turbina: P2 = 30 kPa Podemos encontrar as entalpias correspondentes a essas condições nas tabelas. Vamos chamar as entalpias na entrada e saída da turbina de h1 e h2, respectivamente. A eficiência isentrópica (η) é definida como a razão entre a variação de entalpia real (h1 - h2) e a variação de entalpia isentrópica (h1 - h2s): η = (h1 - h2) / (h1 - h2s) Podemos rearranjar essa equação para encontrar h2: h2 = h1 - η * (h1 - h2s) Substituindo os valores conhecidos: h2 = h1 - 0,92 * (h1 - h2s) Agora, podemos substituir os valores de h1 e h2 na equação da potência específica: W = m * (h1 - h2s) Substituindo os valores conhecidos: W = 2 kg/s * (h1 - h2s) Lembrando que as entalpias devem estar na mesma unidade (kJ/kg), podemos calcular a potência produzida pela turbina.