QUESTÃO 32

As turbinas a gás são equipamentos de propulsão das Fragatas e Corvetas da Marinha do Brasil. Com relação ao ciclo de uma turbina a gás, o ciclo Brayton, analise as afirmativas a seguir.
l- O ciclo real de uma turbina a gás difere do ciclo ideal, principalmente devido às irreversibilidades no compressor e na turbina, e à perda de carga nas passagens do fluido e na câmara de combustão (ou no trocador de calor para um ciclo fechado).
II- O fluido de trabalho apresenta mudança de fase.
III- O compressor utiliza uma pequena quantidade de trabalho na sua operação, em comparação ao trabalho gerado na turbina.
IV- O rendimento do ciclo de turbina a gás pode ser melhorado pela introdução de um regenerador.
Estão corretas apenas as afirmativas:
(A) lell.
(B) leIV.
(C) III e IV.
(D) I, II e III.
(E) II, III e IV.

Passo 1

O enunciado trata do ciclo de uma turbina a gás (ciclo de Brayton) e apresenta quatro afirmativas sobre ele. Vamos revisar o que é esse ciclo, em linhas gerais: no ciclo ideal temos
\begin{cases} \text{1. Compressão isentrópica (no compressor)}\\\ \text{2. Aquecimento a pressão constante (combustão)}\\\ \text{3. Expansão isentrópica (na turbina)}\\\ \text{4. Resfriamento a pressão constante (descarga ou trocador de calor).} \end{cases}ãóãããóã
No ciclo real aparecem perdas (irreversibilidades, queda de pressão) e há maneiras de melhorar o rendimento, como o uso de regenerador. Agora, confira cada afirmativa.

Passo 2

Afirmativa I: “O ciclo real de uma turbina a gás difere do ciclo ideal, principalmente devido às irreversibilidades no compressor e na turbina, e à perda de carga nas passagens do fluido e na câmara de combustão (ou no trocador de calor para um ciclo fechado).”
Isso está correto: na prática sempre há atrito, eficiências menores que 100 % e quedas de pressão que afastam o real do ideal.

Passo 3

Afirmativa II: “O fluido de trabalho apresenta mudança de fase.”
No ciclo de Brayton o fluido (ar ou gás de combustão) permanece no estado gasoso em todos os passos. Não há condensação nem vaporização. Logo, esta afirmativa é falsa.

Passo 4

Afirmativa III: “O compressor utiliza uma pequena quantidade de trabalho na sua operação, em comparação ao trabalho gerado na turbina.”
Na verdade o trabalho consumido pelo compressor é bastante significativo — tipicamente uma fração grande do trabalho da turbina — e não pode ser considerado “pequeno” em relação ao trabalho gerado. Portanto, esta afirmativa também é falsa.

Passo 5

Afirmativa IV: “O rendimento do ciclo de turbina a gás pode ser melhorado pela introdução de um regenerador.”
Isso é verdadeiro: o regenerador (ou recuperador) aproveita o calor do gás de exaustão para pré-aquecer o ar comprimido, reduzindo a quantidade de combustível necessário e elevando a eficiência térmica.

Resposta

(Apenas I e IV estão corretas)
Alternativa (B)

Exercícios relacionados