Questão 5. (Peso:
) Considere uma turbina a gás para propulsão. A pressão e a temperatura na entrada do compressor correspondem à uma altitude padrão de 10000 m . A relação de pressão através do compressor é de 5 para 1 e a temperatura na entrada da turbina é
. Saindo da turbina o ar entra no bocal e se expande até a pressão de entrada. Admitindo que as eficiências de todos os equipamentos é de
, determine a pressão na entrada do bocal e a velocidade do ar na saída do bocal.
Passo 1
Vamos resolver um ciclo aberto de turbina a gás (ciclo de Brayton) com eficiências de todos os equipamentos iguais a
. Os dados são:
– Altitude de , cuja pressão e temperatura de entrada do compressor (
,
) seguem a atmosfera padrão.
– Relação de pressão do compressor .
– Temperatura na entrada da turbina .
Precisaremos de: constante adiabática e calor específico a pressão constante
.
– Altitude de
– Relação de pressão do compressor
– Temperatura na entrada da turbina
Precisaremos de: constante adiabática
Passo 2
Obtemos as condições na entrada do compressor segundo a atmosfera padrão a
:
Passo 3
Compressão isentrópica:
Passo 4
Em regime estacionário a potência da turbina deve suprir a do compressor:
Passo 5
Calculamos a relação de pressão na turbina
a partir de
Logo a pressão na saída da turbina (entrada do bocal) é
Passo 6
No bocal (isentrópico) o fluido expande de
até
. A temperatura de saída
é
A velocidade de saída do bocal vem da conversão da entalpia em energia cinética:
Resposta
Pressão na entrada do bocal:
Velocidade de saída do bocal: