Enunciado

A turbina eólica mostrada na figura tem uma potência de saída estimada em 5 kW para uma velocidade do vento de 30 km/h. Para a dada velocidade do vento, determine (a) a energia cinética das partículas de ar que entram no círculo de 7,5 m de diâmetro por segundo, (b) a eficiência deste sistema de conversão de energia. Considere ρ = 1,21 kg/m³ para o ar.

Passo 1

Vamos lá resolver mais essa. Sabemos que turbinas eólicas são equipamentos utilizados na conversão de energia cinética do vento em energia elétrica. Assim podemos calcular a energia cinética por segundo do vento como:

d T d t = 1 2 Δ m Δ t v 2 = 1 2 ρ Q v 2  

d T d t = 1 2 ρ A v v 2 = 1 2 ρ A v 3

Passo 2

Substituindo os valores na equação do passo 1 temos:

d T d t = 1 2 1,21 π ⋅ 7,5 2 4 30 3,6 3

d T d t = 15,47   k J / s

Passo 3

A eficiência de conversão de energia é dada pela razão da potência de saída pela a energia cinética do vento:

η = 5,0 15,47

η = 0,323

Resposta

  1. 15,47 kJ/s
  2. 0,323
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