Ar entra em um compressor a 100 kPa e 300 K , sendo então comprimido até 1000 kPa . A temperatura na entrada do primeiro estágio da turbina é de 1400 K . A expansão ocorre isentropicamente em dois estágios, com reaquecimento para 1400 K entre os estágios, a uma pressão constante de 300 kPa . Um regenerador com 100% de eficiência é incluído no ciclo. Determine a eficiência térmica do ciclo.
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos um ciclo de Brayton com ar (gás ideal) cuja pressão de entrada ao compressor é
e temperatura
. O compressor eleva a pressão até
isentropicamente. Após passar pelo regenerador (eficiência
), o fluido chega ao combustor a uma temperatura menor que o máximo, é aquecido a
. Em seguida há expansão isentrópica em dois estágios de turbina: do nível de
a
, reaquecimento a
a
, e depois expansão de
a
. Há regenerador ideal (
) que pré‐aquec e o ar comprimido com o gás de exaustão. Queremos a eficiência térmica
. Vamos usar as propriedades do ar como
e
.
Passo 2
Calcular a temperatura de saída do compressor,
.
Substituindo , e
,
Substituindo ,
Passo 3
Calcular as temperaturas após cada estágio de turbina.
) Primeiro estágio: expansão de
a
partindo de
:
Passo 4
No regenerador ideal, o ar sai aquecido até a temperatura de exaustão da turbina, isto é,
Passo 5
Calcular trabalhos e calor envolvido (todos em
):
Passo 6
Calcular eficiência térmica
Resposta
A eficiência térmica do ciclo é de aproximadamente
(
%).