As turbinas, nas versões a vapor e a gás (combustão interna), criam grandes quantidades de potência do eixo em um pequeno pacote físico, especialmente se comparado aos motores de pistão. As turbinas a vapor são, de longe, a maneira mais comum de acionar geradores de energia elétrica em empresas de serviços públicos devido à sua confiabilidade e alta eficiência, especialmente em comparação com os métodos de combustão interna para produzir energia elétrica. O cálculo da eficiência da turbina é possível com o conhecimento de quanta energia a turbina produz e quanta energia precisa para produzi-la.
Passo 1
Defina o cálculo da turbina a vapor. Neste exemplo, um gerador de energia de 1,2 megawatt-hora em uma usina de açúcar é acionado por uma turbina a vapor que recebe 52,462 libras por hora de vapor superaquecido a uma pressão absoluta (psia) de 450 libras por polegada quadrada (psia) a uma temperatura de 556,28 graus Fahrenheit. O vapor sai da turbina saturada a 30 psia (cerca de 15 psi / bitola) e usada em outras partes da planta. Se o gerador elétrico tiver uma eficiência de conversão de 82%, você poderá calcular a eficiência da turbina.
Passo 2
Calcule a energia real usada pelo gerador para produzir 1,2 megawatt-hora de eletricidade: 1,2 megawatt-hora dividida pela eficiência do gerador de 0,82 (82 por cento) = 1,4634 megawatt-hora de energia.
Etapa 3
Converta a potência em eixo para a turbina: 1,4634 megawatt-hora / (0,746 kilowatt-hora / cavalo-vapor X 1.000 quilowatt-hora / megawatt-hora) = 1,962 cavalo-vapor.
Passo 4
Converta os 1.962 cavalos de potência produzidos pela turbina em BTU / hora. A multiplicação de 1.962,45 por 2.545 BTU / hora resulta em um total de 4.993.323 BTU / hora consumido pela turbina.
Etapa 5
Procure os valores de entalpia do vapor que entra e sai. O vapor superaquecido tem uma entalpia de 1275,42 BTU / libra. O vapor existente tem uma entalpia de 1164,1 BTU / libra. O valor líquido da energia fornecida à turbina pelo vapor é de 111,32 BTU / libra de vapor.
Etapa 6
Calcule as libras teóricas de vapor superaquecido nas condições acima para fornecer 4.993.323 BTU / hora, dividindo pelas 111,32 BTU / libra de entalpia líquida de vapor consumida na turbina. Isso resulta em 4.993.323 / 111,32 = 44.855,58 libras / hora de vapor.
Etapa 7
Calcule a eficiência da turbina a vapor dividindo as libras teóricas por hora de vapor pelo vapor realmente consumido. Isso é 44.855,58 libras (teórico) / 52,462 libras reais = 0,855 ou 85,5% de eficiência operacional.
