- Um ciclo Brayton simples produz uma potência líquida de 50 MW . O ar entra no compressor a
e 100 kPa e a relação de compressão utilizada no ciclo é 14:1. A temperatura máxima do ciclo é 1600 K . Determine o rendimento térmico do ciclo e a vazão de ar, utilizando propriedades do ar frio.
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de Brayton ideal, com ar frio tratado como gás perfeito de capacidade calorífica constante. São dadas as seguintes condições e dados:
- Temperatura e pressão na entrada do compressor:
- Razão de compressão:
- Temperatura máxima do ciclo (pós-combustão):
- Potência líquida entregue pelo ciclo:
Adotamos para o ar:
Vamos calcular primeiro as temperaturas nos estados
e
e depois o rendimento térmico e a vazão mássica.
Passo 2
Cálculo da temperatura após o compressor, supondo compressão isentrópica:
Passo 3
Cálculo da temperatura após a turbina (estado
), supondo expansão isentrópica até a pressão inicial:
Passo 4
Cálculo dos trabalhos específicos de compressor e turbina:
Substituindo valores:
O trabalho líquido específico é
Passo 5
Cálculo do rendimento térmico do ciclo:
Passo 6
Cálculo da vazão mássica de ar necessária para gerar
~MW: