Turbina a vapor – Cálculo do trabalho e eficiência
Dados de entrada
Vazão mássica de entrada de vapor
Temperatura de entrada
Pressão de entrada
Pressão de saída
Eficiência isentrópica
Dados de saída
Trabalho
Qualidade do vapor de saída
Temperatura de saída
Descrição
Calcular o trabalho desenvolvido em uma turbina a vapor considerando a eficiência isentrópica do equipamento. A turbina recebe vapor superaquecido e o expande até uma pressão de saída inferior, gerando potência mecânica.
Turbina
O modelo baseia-se na primeira lei da termodinâmica para sistemas em regime permanente:
$$ \dot{W} = \dot{m} (h_e - h_s) $$ onde:
- $\dot{m}$: vazão mássica de vapor
- $h_e$: entalpia do vapor na entrada
- $h_s$: entalpia do vapor na saída
A eficiência isentrópica é considerada na determinação do trabalho real:
$$ \eta_{iso} = \frac{W_{real}}{W_{iso}} $$
Dados de entrada
Parâmetro | Unidades padrão | Descrição |
|---|---|---|
Vazão mássica de entrada de vapor | kg/s | Taxa de fluxo mássico de vapor na entrada da turbina |
Temperatura de entrada | °C | Temperatura do vapor na entrada |
Pressão de entrada | bar | Pressão do vapor na entrada |
Pressão de saída | bar | Pressão de descarga da turbina |
Eficiência isentrópica | % | Rendimento do processo de expansão |
Dados de saída
Parâmetro | Unidades padrão | Descrição |
|---|---|---|
Vazão mássica de vapor de saída | kg/s | Vazão mássica de vapor após a expansão |
Trabalho | kW | Potência desenvolvida pela turbina |
Qualidade do vapor de saída | % | Fração mássica de vapor seco na saída |
Temperatura de saída | °C | Temperatura do vapor na descarga |
Notas técnicas:
- A entalpia e a entropia são obtidas a partir das propriedades termodinâmicas da água/vapor.
- O cálculo considera expansão adiabática e ausência de perdas de calor.