Ar, sob
e
(
) é admitido em um compressor de uma turbina a gás regenerativa com vazão mássica de
. A razão de pressão do compressor é 10 , a temperatura de entrada na turbina é
e a efetividade do regenerador é
. Determine a eficiência térmica e a potência líquida, em hp, pra cada uma das configurações baseadas no Problema 9.67(c).
(a) Introduza um sistema de compressão em dois estágios com um inter-resfriador entre eles a uma pressão de
(
). Cada estágio de compressão tem eficiência isentrópica de
e a temperatura do ar entrando no segundo estágio é
. A eficiência isentrópica da turbina é
.
(a) Introduza um sistema de compressão em dois estágios com um inter-resfriador entre eles a uma pressão de
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo Brayton regenerativo com duas etapas de compressão inter-resfriadas e regenerador de efetividade
. Temos:
– Pressão e temperatura na entrada do compressor:
– Pressão e temperatura na entrada do compressor:
– Vazão mássica
.
– Razão de pressão total do compressor .
– Pressão intermediária de inter-resfriamento .
– Eficiência isentrópica de cada estágio de compressão .
– Temperatura após o inter-resfriador .
– Temperatura de entrada da turbina .
– Eficiência isentrópica da turbina .
– Calor específico do ar aproximado constante e razão de calores específicos
.
O que vamos precisar: fórmulas de compressão e expansão isentrópicas corrigidas por eficiência, balanço de trabalho e de calor no regenerador, e definição de eficiência térmica
– Razão de pressão total do compressor
– Pressão intermediária de inter-resfriamento
– Eficiência isentrópica de cada estágio de compressão
– Temperatura após o inter-resfriador
– Temperatura de entrada da turbina
– Eficiência isentrópica da turbina
– Calor específico do ar aproximado constante
O que vamos precisar: fórmulas de compressão e expansão isentrópicas corrigidas por eficiência, balanço de trabalho e de calor no regenerador, e definição de eficiência térmica
Passo 2
Calcular a temperatura de saída do primeiro estágio de compressão. A razão de pressão é
Temperatura isentrópica de saída
Corrigindo pela eficiência
:
Passo 3
No inter-resfriador o ar é levado de
de volta a
Passo 4
Segundo estágio de compressão, razão de pressão
Temperatura isentrópica de saída
Temperatura real de saída
Passo 5
Trabalho total de compressão por unidade de massa
Passo 6
Expansão na turbina do ponto 5
,
:
Passo 7
Trabalho da turbina por unidade de massa
Passo 8
Regenerador aquece o ar comprimido de
até
Calor adicionado no combustor por unidade de massa
Passo 9
Eficiência térmica do ciclo
Passo 10
Potência líquida total:
Convertendo para cavalos-vapor
:
Resposta
Eficiência térmica
.
Potência líquida
Potência líquida