4- Uma planta de energia elétrica opera com ar e de acordo com o ciclo ideal Brayton. A razão de pressão é 8. A temperatura do gás é 300 K na entrada do compressor e 1300 K na entrada da turbina. Determine a temperatura do gás nas saídas do compressor e da turbina, a razão de consumo de trabalho (rconsumo =wcomp/wturb) e a eficiência térmica. Utilizar cp=1,005 k J / k g K e k=1,4. Resp: 543 K, 770 K ; 0,403 ; 0,448.

Passo 1

Resumo do enunciado: temos um ciclo ideal de Brayton com razão de pressão
pi = p2p1=8,
temperatura na entrada do compressor ,T1=300 K, na entrada da turbina ,T3=1300 K, com cp=1,005 kJ/(kgcdot K) e razão dos calores específicos ,k=1,4.
Conteúdo aplicado: processos isentrópicos no compressor e na turbina, equação de eficiência térmica do ciclo de Brayton e razão de consumo de trabalho.

Passo 2

Cálculo da temperatura de saída do compressor T2 (compressão isentrópica):
T2 ;=; T1;pi^k-1k ;=;300;times;8^1,4-11,4 ;=;300;times;8^0,2857 ;approx;543 K

Passo 3

Cálculo da temperatura de saída da turbina T4 (expansão isentrópica):
T4 ;=; T3;(p4p3)^k-1k ;=;1300;times;8^-!0,2857 ;approx;718 K

Passo 4

Cálculo da razão de consumo de trabalho
rrm consumo =wrm compwrm turb =cp,(T2-T1)cp,(T3-T4) =T2-T1T3-T4 =543-3001300-718 approx0,418

Passo 5

Cálculo da eficiência térmica do ciclo de Brayton
etarm th =1-1pi^k-1k =1-18^0,2857 approx0,448

Resposta

Temperatura na saída do compressor: 543 K
Temperatura na saída da turbina: 718 K
Razão de consumo de trabalho: 0,418
Eficiência térmica: 0,448

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