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ENUNCIADOS DE PROBLEMAS COM VAPOR DE ÁGUA
Questões de Desenvolvimento 1) Sintetize a Teoria da Tubeira - subs e supersónica – a partir dos princípios e equações relevantes. 2) Que é Injecção Parcial ? Qual a vantagem de a usar ? Como se determina o Grau de Injeccção a utilizar ? 3) Explique num diagrama T-s que o rendimento de uma turbina é maior que o dos seus andares de pressão.

QuestõesPrática Num conv.-diverg. simétrico esboce a variação das evoluções de p e C à medida que diminui psaída desde 5 atm até à patm. (por ex.) para pent. = 5 atm (fixa). Justifique os fenómenos dentro e fora da tubeira.

Problema Numa Turbina rudimentar (figura de cima) com pás de altura constante improvisadas a partir de cantoneiras de aço, o vapor entra saturado sêco a 2,0 atm. e uma velocidade de 30m/s, sendo descarregado para a atmosfera. Responda, justificando bem, às seguintes questões: 1) 2) 3) 4) 5) 6) A Turbina é de ACÇÃO ou REACÇÃO ? Calcule o grau de reacção. As pás fixas dadas são do tipo adequado às condições dadas? Calcule a velocidade do vapor e o ângulo de orientação (α1) à saída das pás fixas (a altura é constante e a espessura é desprezável). Calcule os triângulos develocidades. Esboce-os com rigor nas pás. O rendimento é máximo para a geometria da pá dada? Porquê ? Ache β1=β2 optimizados e o aumento de rendimento (%) consequente.

Considere que optava pelo Rotor da figura de baixo: 7) 8) 9) Repita as alíneas: 2) , 3) e 4); qual é o grau de reacção agora ? O rendimento é óptimo c/ a geometria da figura? Como o optimiza ? Compare os rendimentos óptimos das soluções(quantitativamente). Comente as vantagens/desvantagens das duas configurações !

Problema Considere uma turbina de acção IDEAL com uma expansão de 4,5 atm. e 230ºC para 0,5 atm. e α1 =18º. a) Quantos andares de velocidade deverá ter se Umax=300 m/s. Explique a sua resposta com curvas η (U/C1). b) Calcule o triângulo de velocidades para 2 andares. Represente-o sobre um esboço da sucessão das pás.c) Faça um diagrama quantitativo da evolução de h, p,v e C ao longo da turbina.

Problema Uma turbina de reacção prática IDEAL expande vapor de 3 atm e 230ºC para a atmosfera (α1 =18º). a) Quantos andares de pressão se deverão usar de modo que a velocidade periférica seja inferior a 250 m/s? b) Que tipo de tubeira(s) deveria prever para o(s) andar(es). ( pc= 0,577 ou 0,546 x p0 ; vapor saturadoe sobre-aquecido) c) Represente rigorosamente a evolução de h, p, v e C ao longo dos escalonamentos.

NOTA: Utilize o DIAGRAMA anexo que deverá entregar com a sua prova.

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ENUNCIADOS DE PROBLEMAS COM VAPOR DE ÁGUA
Teoria
1. Explique o que é um Termo-fluido e qual a sua relevância para a Termodinâmica. Quais as vantagens relativamente a um líquido, especialmente quanto àforma de acumular CALOR. 2. Em ligação com a alínea anterior explique o conteúdo dos termos que compõem a variação da Energia Termodinâmica (∆h) dum termo-fluido, especificamente no que se refere às trocas de Trabalho e Calor. 3. Simplifique as equações de energia e da continuidade para uma tubagem de água líquida com secção e cota variáveis, desprezando o atrito na parede. Como se designa a equaçãode energia simplificada que obteve? 4. Considere uma tubeira Conv.-Divergente supersónica. Através dum balanço de massa compare a velocidade crítica com a que virtualmente teria na garganta no caso incompressível. Qual é a explicação para que seja possível a velocidade aumentar na parte divergente supersónica. 5. Defina os coeficientes de “velocidade” e de perdas (atrito). Deduza o segundo apartir do primeiro. 6. Explique a partir dum diagrama que o rendimento de uma turbina é maior do que o dos seus andares de pressão.

Problema
Considere uma Tubeira ideal (sem atrito) com: p0 = 4 bar e T0 =200ºC. Sabendo-se que o caudal máximo é -1 1,0 Kg.s , com ajuda do diagrama de Mollier anexo determine: a pressão, área e velocidade críticas. 1. Qual é a pressão de saída para que a velocidade...
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