Considere um ciclo ideal de Brayton operando com ar que entra no compressor a 100 kPa e 300 K, com uma vazão de 5 m³/s. a relação de pressões do compressor é 10. A temperatura de entrada na turbina é 1400 K. Determine: a) a eficiência térmica do ciclo; b) a relação entre o trabalho produzido pela turbina e consumido pelo compressor; c) a potência líquida gerada pelo ciclo em kW. Dado: ; ;
Passo 1
Para calcular a eficiência basta utilizar a equação que vimos no conteúdo, já que a relação de pressões e o do ar foi dado
Passo 2
Vamos calcular as temperaturas nas quais o ar sai do compressor e da turbina por meio da relação entre pressão e temperatura para processos isentrópicos.
Para o compressor
Como a taxa de compressão é igual para o compressor e para a turbina, temos
Passo 3
Agora vamos calcular o trabalho consumido pelo compressor. Sabemos que o trabalho numa isentrópica e igual a variação da entalpia , que por sua vez é igual a , portanto
Passo 4
A relação entre o trabalho produzido pela turbina e consumido pelo compressor
Passo 5
A potência líquida é igual a potência da turbina menos a potência do compressor
Resposta
a)
b)
c)