06 - Ar é admitido em um compressor de uma turbina a gás regenerativa a
,
e é comprimido a
kPa ). O ar então passa por um regenerador e sai a
(
). A temperatura na entrada da turbina é
. O compressor e a turbina têm eficiências isentrópicas de
e a potência desenvolvida é 1000 hp . Empregando uma análise de ar-padrão, calcule:
(a) a eficiência térmica do ciclo.
(b) a razão de trabalho reverso.
(c) a efetividade do regenerador.
(d) a vazão mássica do ar, em lb/s.
(a) a eficiência térmica do ciclo.
(b) a razão de trabalho reverso.
(c) a efetividade do regenerador.
(d) a vazão mássica do ar, em lb/s.
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos um ciclo Brayton regenerativo operando com ar-padrão. O ar entra no compressor (estado 1) a
,
e é comprimido a
. A seguir passa por um regenerador, saindo no estado 3 a
. Depois vai ao combustor, atinge
e expande na turbina (estado
) de volta à pressão
. As eficiências isentrópicas do compressor e da turbina são
. A potência líquida entregue pelo ciclo é
. Vamos usar
e
para o ar e aplicar as fórmulas de processos isentrópicos e de eficiência.
Passo 2
Cálculo da temperatura de saída isentrópica do compressor e da temperatura real
. A razão de pressão é
Para o processo isentrópico
vale
Como
e
,
Passo 3
Cálculo da temperatura de saída isentrópica da turbina e da temperatura real
. A expansão ocorre de
até
, mesma razão inversa,
Com
,
Passo 4
Determinação dos trabalhos específicos de compressor
e de turbina
por unidade de massa:
O trabalho líquido por massa é
Passo 5
Cálculo do calor fornecido no combustor por massa:
Passo 6
(a) Eficiência térmica do ciclo:
Passo 7
(b) Razão de trabalho reverso (back work ratio):
Passo 8
(c) Efetividade do regenerador:
Passo 9
(d) Vazão mássica de ar. A potência líquida entregue é
Como
,
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)