Considere o projeto de uma tubbina a gás para operar com gás liquefeito de petröleo e produzir 5000 WWh de energia elétrica. Para garantir a integridade estrutural da turbina um sistema by-pass foi instalado no ciclo para redurir a temperatura dos gases na entrada da turbina.
Considere o poder calorifico inferior do gás liquefeito de petróleo (GLP): PCi=11750 kcal/kg.
Admita: ar ambiente à
, eficiência do compressor e turbina de
, eficiència do gerador elétrico de
, eficiência do TC (trocador de calor) de
, eficiência de combustão de
, admita uma vazão de ar de 60 ton
no ponto
.
Para fins de cálculo do balanço de massa despreze a vazão de combustível após o ponto 3. Admita propriedades do ar em todos os pontos do ciclo. Determine:
Determine a razão mássica Ar/GLP para o ciclo proposto. Apresente o procedimento de cálculo. (5 pontos)
Admita: ar ambiente à
Determine a razão mássica Ar/GLP para o ciclo proposto. Apresente o procedimento de cálculo. (5 pontos)
Passo 1
Beleza, então a gente tem um ciclo da turbina a gás (Brayton) com compressor, regenerador (trocador de calor de 80 % de eficiência), câmara de combustão (93 % de eficiência) e turbina (82 % de eficiência).
O que temos e o que vamos usar:
O que temos e o que vamos usar:
- Dados:
• Temperatura ambiente:
• Razão de pressão:
• Eficiência do compressor
• Eficiência da turbina
• Eficiência do regenerador
• Eficiência de combustão
• Poder calorífico inferior do GLP:
• Temperatura de entrada da turbina:
• Fluxo de ar: 60 t/h (só pra você ter em mente, mas a razão mássica vai sair sem precisar desse valor absoluto) - O que vamos fazer:
- Calcular
na saída do compressor (isentrópico + eficiência). - Calcular
na saída da turbina (isentrópico + eficiência). - Calcular
após o regenerador: . - Fazer o balanço de energia na câmara de combustão para achar
.
- Calcular
Usaremos para o ar
e
.
Passo 2
Calcular
(compressor real):
- temperatura isentrópica:
- levando em conta eficiência
:
Passo 3
Calcular
(turbina real):
- temperatura isentrópica de saída
- com eficiência
:
Passo 4
Regenerador (trocador) aquece o ar de
até
usando gás exausto em
:
Passo 5
Balanço de energia na câmara de combustão:
o ar entra a e sai a
, e essa diferença vem do combustível:
o ar entra a
Dividindo tudo por
e isolando a razão mássica:
Calculemos passo a passo:
Logo
Logo
Resposta
A razão mássica ar/GLP para o ciclo é aproximadamente 58 (ou seja, cerca de 58 kg de ar para cada 1 kg de GLP).