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 trabalho realizado na turbina.
O trabalho realizado na turbina.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede. É um ciclo Brayton simples (k=1,4) com entrada do compressor a 100 kPa e 300 K, razão de compressão de 10 e saída da combustão a 1400 K. A gente precisa achar o trabalho feito na turbina (por kg de ar). Para isso, vamos usar:
- A relação isotérmica dos gases ideais (processos isentrópicos) para achar as temperaturas na saída do compressor e na saída da turbina.
- A fórmula do calor específico a pressão constante,
. - E finalmente,
.
Passo 2
Primeiro, temperatura após o compressor (ponto 2), via processo isentrópico:
Passo 3
Agora, temperatura na saída da turbina (ponto 4). Como não há queda de pressão extra, a relação de expansão é igual à de compressão:
Passo 4
Precisamos do
do ar. Como
e
:
Passo 5
Finalmente, o trabalho específico da turbina:
Resposta
O trabalho realizado na turbina é aproximadamente 678 kJ por kg de ar.