- Um ciclo Brayton real gera uma potência líquida de 100 kW . A razão de compressão é de 18:1 e o ar entra no compressor a
e
. O trocador de calor a alta temperatura apresenta uma queda de pressão de 25 kPa . Ao ser alimentado na turbina, o ar se encontra a uma temperatura de 1450 K . Sabendo que as eficiências isentrópicas da turbina e do compressor são, respectivamente,
e
, determine os trabalhos líquidos na turbina e no compressor, a vazão mássica de ar no ciclo (
), o calor admitido no trocador de alta temperatura ( kW ), e o rendimento térmico do ciclo. Compare o rendimento térmico do ciclo real, caso o ciclo fosse ideal.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo Brayton real que gera potência líquida de
,kW, com razão de compressão
, ar entrando a
,K e
,kPa. Há queda de pressão de
,kPa no trocador de calor de alta temperatura, e a turbina recebe o ar a
,K. As eficiências isentrópicas são
para o compressor e
para a turbina. Vamos tomar ar como gás ideal com
,kJ/kg·K e
.
Passo 2
Analisando o compressor real, primeiro calculo a temperatura de saída isentrópica:
Como a eficiência isentrópica é
, a temperatura real de saída é
O trabalho específico de compressão é
Passo 3
Na turbina real, a pressão de entrada é
=
,kPa e a saída se dá a
. A temperatura de saída isentrópica seria
Com eficiência
, a temperatura real de saída é
O trabalho específico de expansão é
Passo 4
O trabalho específico líquido é
Para obter
,kW, a vazão mássica é
Assim, em potência:
Passo 5
O calor específico admitido é
logo a taxa de calor admitido é
O rendimento térmico real do ciclo é
Passo 6
Para o ciclo Brayton ideal (sem perdas de pressão e
), o rendimento depende só de
:
Comparando, o ciclo real tem
contra
.