Considere um ciclo de potência padrão a ar Brayton ideal, onde a pressão e a temperatura do ar que entra no compressor são, respectivamente, iguais a
e
C, a relação de pressão no compressor é de 12 para 1. A temperatura máxima do ciclo é de 1573 K e a vazão de ar é de
. Para este ciclo, determine:
a) o diagrama Txs colocando os valores correspondentes. 0,5
b) a temperatura do ar na saída do compressor. 0,5
c) o trabalho específico de acionamento do compressor. 0,5
d) o trabalho específico na turbina. 1,0
e) o rendimento térmico do ciclo. 1,0
a) o diagrama Txs colocando os valores correspondentes. 0,5
b) a temperatura do ar na saída do compressor. 0,5
c) o trabalho específico de acionamento do compressor. 0,5
d) o trabalho específico na turbina. 1,0
e) o rendimento térmico do ciclo. 1,0
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de potência Brayton ideal de ar, com pressão e temperatura na entrada do compressor
,
, relação de pressão
, temperatura máxima
e vazão mássica
. Para resolver, vamos usar processos isentrópicos (
–
e
–
) e isobáricos (
–
e
–
), as propriedades do ar (
,
,
), e as equações de temperatura para compressão/expansão e cálculo de trabalho e rendimento.
Passo 2
Para determinar a temperatura na saída do compressor (
), usamos o processo isentrópico
com
. Logo,
Passo 3
Para a expansão isentrópica na turbina (
–
), a relação de pressão é inversa,
, então
Passo 4
No diagrama
-
:
é isentrópico (
);
é isobárico, com
Podemos atribuir
No diagrama, desenhe linhas verticais para
Passo 5
O trabalho específico do compressor é
Passo 6
O trabalho específico da turbina é
Passo 7
O rendimento térmico do ciclo é
Resposta
a) Diagrama
-
:
,
,
,
.
b)
c)
d)
e)
c)
d)
e)