Questão 2:
Um ciclo Brayton ideal tem a pressão e a temperatura do ar que entra no compressor iguais a 90 kPa e 290 K . A câmara de combustão adiciona
. Determine o máximo valor da relação de pressão do compressor para que a temperatura máxima não exceda 1700 K .
Passo 1
O enunciado trata de um ciclo Brayton ideal com ponto de entrada ao compressor em
e
. A câmara de combustão adiciona
e não queremos que a temperatura máxima
ultrapasse
. Vamos usar o processo isentrópico no compressor e a relação de calor sensível do ar (
) para achar a máxima razão de pressão
.
Passo 2
No compressor isentrópico vale a relação
onde
é a razão de calores específicos do ar e
a razão de pressão do compressor.
Passo 3
Na combustão, a elevação de temperatura é
logo
Para manter
, precisamos de
Passo 4
Igualando
da etapa isentrópica ao seu valor máximo permitido:
e isolando
:
Passo 5
Adotando para o ar os valores típicos
e usando
,
:
Resposta
O valor máximo da razão de pressão do compressor é aproximadamente
.