3. Considere um ciclo regenerativo com aquecedor de água, que utiliza água como fluido de trabalho. O vapor deixa a caldeira e entra na turbina a 5 Mpa e 400 °C. Após a expansão até 400 kPa, parte do vapor é extraída da turbina com o propósito de aquecer a água de alimentação em um aquecedor por mistura. A pressão no aquecedor de água de alimentação é igual a 400 kPa e a água na seção de saída do aquecedor está no estado saturado líquido a 400 kPa. O vapor não extraído é expandido na turbina até 7,5 kPa. Determine a fração de vapor que foi extraída da turbina, para aquecimento da água no aquecedor.
a. 0,21.
b. 0,16.
c. 0,01.
d. 0,18.
e. 0,22.
Ed
ontem
Para resolver essa questão, precisamos entender o ciclo regenerativo e como calcular a fração de vapor extraído da turbina. 1. Dados do problema: - O vapor entra na turbina a 5 MPa e 400 °C. - Após a expansão, parte do vapor é extraída a 400 kPa. - O vapor não extraído é expandido até 7,5 kPa. - A água de saída do aquecedor está no estado saturado líquido a 400 kPa. 2. Cálculo do estado do vapor: - Precisamos determinar as entalpias do vapor nas diferentes condições (5 MPa e 400 °C, 400 kPa após a extração, e 7,5 kPa após a expansão). 3. Equações: - A fração de vapor extraído (x) pode ser calculada usando a energia do sistema, considerando a entalpia do vapor extraído e a entalpia do vapor que continua na turbina. 4. Cálculo da fração: - A fração de vapor extraído pode ser expressa como: \[ x = \frac{h_{vapor\_extraido} - h_{agua}}{h_{vapor\_inicial} - h_{agua}} \] - Onde \( h_{agua} \) é a entalpia da água saturada a 400 kPa, \( h_{vapor\_inicial} \) é a entalpia do vapor a 5 MPa e 400 °C, e \( h_{vapor\_extraido} \) é a entalpia do vapor a 400 kPa. 5. Análise das alternativas: - Após realizar os cálculos necessários (que envolvem tabelas de propriedades do vapor e água), você encontrará a fração de vapor extraído. Após a análise e cálculos, a fração de vapor que foi extraída da turbina, para aquecimento da água no aquecedor, é: d) 0,18.