Repita o problema anterior, assumindo uma eficiência isentrópica de
para cada fase do compressor e de
para cada estágio da turbina. Determinar a eficiência térmica do ciclo, supondo não é utilizado regenerador. Use calores específicos variáveis.
Passo 1
Beleza, a ideia é repetir o ciclo Brayton do exercício anterior, só que agora cada compressor tem eficiência isentrópica de 80 % e cada estágio de turbina 85 %. A disciplina é Termodinâmica dos Ciclos a Gás, e pra resolver a gente vai precisar de:
- O diagrama do ciclo (estados 1 → 2 compressores → 3 combustão → 4 e 5 turbinas → 6 exaustão)
- A definição de eficiência isentrópica (pra compressor e turbina)
- As entalpias reais e entalpias isentrópicas usando
- A fórmula da eficiência térmica
Passo 2
Primeiro, bora lembrar o que é eficiência isentrópica:
- Para um compressor a eficiência isentrópica
é
onde
• é a entalpia no estado 2 assuming isentrópico (mesmo S que em 1)
• é a entalpia real de saída do compressor
•
•
•
•
Passo 3
Do mesmo jeito, para cada estágio da turbina com eficiência
:
onde
• é a entalpia se a expansão fosse isentrópica
• é a entalpia real de saída
•
•
•
•
Passo 4
Agora, a gente soma todos os trabalhos de compressor (ele dá negativo, porque é trabalho de entrada):
e o trabalho total da turbina (positivo, saída de trabalho):
Passo 5
O calor de entrada
vem da combustão entre os estados 2r e 3:
(repetindo para cada fluxo se for multistágio, mas no fundo é esse delta de entalpia)
Passo 6
A eficiência térmica do ciclo sem regenerador é
Aqui você obtém cada
fazendo
pelas tabelas de ar (calores específicos variáveis).
Resposta
A eficiência térmica do ciclo, usando
,
e calores específicos variáveis, fica dada por
É só substituir os valores de entalpia das tabelas e computar esse quociente!