Descreva as principais perdas e irreversibilidades presentes em uma turbina a gás. material de aula.

Passo 1

Opa! Então o exercício tá pedindo: “Descreva as principais perdas e irreversibilidades presentes em uma turbina a gás.” Isso é um tema de Termodinâmica e Máquinas Térmicas. Pra responder vamos precisar lembrar do que gera irreversibilidade (gera entropia) em sistemas reais e olhar cada parte da turbina a gás (combustor, pás, folgas etc.).

Passo 2

Antes de listar as perdas, vale entender o conceito de irreversibilidade.
  • Irreversibilidade significa geração de entropia além daquela que seria reversível.
  • Em geral usamos a 2ª Lei: Srm >=rada = De
    Tudo que aumenta é perda (exergia destruída).

Passo 3

Agora vamos ver as fontes de perdas numa turbina a gás:
  1. Perdas aerodinâmicas
    • Atrito no escoamento das pás (camada limite), turbilhonamento, choques em velocidades mais altas.
    • Gera entropia porque o processo não é um escoamento ideal.
  2. Folgas e vazamentos
    • Entre as pontas das pás (tip clearance) e vedação nos eixos.
    • Parte do fluido “escapa” sem fazer trabalho, desperdiçando energia.
  3. Desuniformidade de fluxo
    • Diferenças de velocidade e pressão no alívio do escoamento entre um estágio e outro (passagem rotor–estator).
    • Misturas e redirecionamentos provocam perda de carga e entropia.
  4. Perdas mecânicas
    • Atrito nos rolamentos e engrenagens.
    • Calor gerado que não faz trabalho útil e gera entropia.
  5. Perdas no combustor (afetando a turbina)
    • Queda de pressão no queimador: o ar quente chega a pressão menor no rotor.
    • Reação química não-ideal (velocidade finita de combustão), troca de calor em dif. temperaturas.
  6. Saída de energia cinética
    • O fluido que sai da última pá ainda tem velocidade: essa energia não foi convertida em trabalho.

Passo 4

Resumo do que acontece na turbina a gás com base na teoria da 2ª Lei:
  • Cada uma dessas perdas causa geração extra de entropia ( ).
  • Energia que poderia virar trabalho é “jogada fora” como calor não aproveitado, turbilhões, som, vibração etc.
  • No balanço exergético, chamamos isso de exergia destruída.

Resposta

As principais perdas e irreversibilidades numa turbina a gás são:
  1. Perdas aerodinâmicas nas pás (atrito, camada limite, choques)
  2. Vazamentos por folgas (tip clearance e vedação)
  3. Desuniformidade de fluxo entre rotor e estator (mistura e redirecionamento)
  4. Atrito mecânico nos mancais e engrenagens
  5. Queda de pressão e irreversibilidade química no combustor
  6. Energia cinética residual na saída da turbina

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