Uma turbina estacionária, funcionando conforme um ciclo Brayton simples (
), apresenta na entrada do compressor uma pressão igual a 100 kPa e temperatura de 300 K . O compressor apresenta uma relação de compressão igual a 10 e a temperatura na saída da câmara de combustão é de 1400 K . Determinar:
O calor fornecido ao fluido de trabalho.
O calor fornecido ao fluido de trabalho.
Passo 1
Beleza, então o problema é sobre um ciclo Brayton simples (termodinâmica de gases), com ar tratado como gás ideal (k = 1,4). Na entrada do compressor temos P₁ = 100 kPa e T₁ = 300 K, a razão de compressão é 10 e a saída da combustão (turbina) está a T₃ = 1400 K.
O que a gente precisa calcular é o calor fornecido ao fluido, ou seja, .
Para isso vamos usar:
O que a gente precisa calcular é o calor fornecido ao fluido, ou seja,
Para isso vamos usar:
- Reação isentrópica no compressor (relação
– ) - Constante de calor específico
do ar - Fórmula do calor fornecido
Passo 2
Primeiro é achar a temperatura na saída do compressor
via processo isentrópico (adiabático reversível). A relação é:
Aqui
e
. Então:
Passo 3
Agora precisamos do calor específico a pressão constante
do ar. Para gás ideal:
onde
. Logo:
Passo 4
Com
,
e
em mãos, o calor fornecido ao fluido é:
Resposta
O calor fornecido ao fluido de trabalho é aproximadamente
.