Uma turbina a gás gera 1000 kW de energia que é encaminhada para um gerador. Ar a 1 bar e
entra em um compressor a
, que eleva a sua pressão adiabaticamente para 7 bar. Em seguida, é aquecido isobaricamente, para então entrar em uma turbina, que o expele a 665 K . Considere que a turbina também gera a energia que o compressor necessita para a compressão.
e
Qual o valor da eficiência do processo?
Qual o valor da eficiência do processo?
Passo 1
Beleza, a gente tem um ciclo simples de turbina a gás:
- Ar entra a 1 bar e 30 °C no compressor, é comprimido adiabaticamente a 7 bar.
- Depois aquece à pressão constante (isobárico) e cai na turbina, saindo a 665 K.
- A turbina fornece energia pro compressor e ainda sobra 1000 kW pro gerador.
Conteúdo: termodinâmica de fluxos abertos (ciclos braytonados) e balanço de energia.
Você vai precisar de:
· Relação isotérmica-adabática para achar a temperatura após o compressor.
· Primeira lei pra cada máquina (compressor e turbina) W = ṁ·c_p·ΔT.
· Definição de rendimento η = potência útil / calor de entrada.
Você vai precisar de:
· Relação isotérmica-adabática para achar a temperatura após o compressor.
· Primeira lei pra cada máquina (compressor e turbina) W = ṁ·c_p·ΔT.
· Definição de rendimento η = potência útil / calor de entrada.
Passo 2
Primeiro converte o
molar pra massa:
então
então
A gente também precisa de
:
Passo 3
Ache a temperatura na saída do compressor (
) via adiabático reversível:
Passo 4
Agora o trabalho que o compressor consome é
Passo 5
Como a turbina gera energia pro compressor e 1000 kW pro gerador, o trabalho bruto na turbina é
Passo 6
Da 1ª lei na turbina (assumindo
constante):
Passo 7
O calor adicionado no aquecimento isobárico é
Passo 8
Finalmente, o rendimento do processo é
Resposta
A eficiência do processo é aproximadamente
.