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 vazão volumétrica de ar que entra no compressor?
Qual o valor da vazão volumétrica de ar que entra no compressor?
Passo 1
Resumo do enunciado: temos um ciclo de turbina a gás (compressão adiabática de 1 bar e 30 °C pra 7 bar, aquecimento isobárico, expansão até 665 K na turbina) que gera 1000 kW líquido. O ar entra no compressor com vazão mássica de 1 kg/s. A pergunta é: qual a vazão volumétrica de ar na entrada do compressor?
Conteúdo: termodinâmica de gases ideais (equação de estado) e definição de densidade/vazão volumétrica. Vamos precisar da constante específica do ar, da temperatura e pressão de entrada e da relação massa–volume.
Conteúdo: termodinâmica de gases ideais (equação de estado) e definição de densidade/vazão volumétrica. Vamos precisar da constante específica do ar, da temperatura e pressão de entrada e da relação massa–volume.
Passo 2
Calcular a constante específica do ar ® a partir da constante universal dos gases (Rₐₙ = 8,314 J/mol·K) e do peso molecular (MM = 29 g/mol = 0,029 kg/mol):
Passo 3
Determinar a densidade do ar na entrada do compressor usando a equação de estado dos gases ideais:
Com
e
,
Passo 4
Calcular a vazão volumétrica na entrada do compressor a partir da vazão mássica e da densidade:
Com
e
,
Resposta
A vazão volumétrica de ar que entra no compressor é de aproximadamente