Uma máquina térmica com ciclo Brayton descreve o ciclo representado na FIGURA P19.58. A entrada de calor proveniente da queima de combustível é de 2,0 MJ por ciclo. Determine o rendimento térmico da máquina calculando explicitamente o trabalho realizado a cada ciclo. Compare sua resposta com o valor do rendimento determinado a panir da Equação 19.21.
Passo 1
E aiii gente, tudo bom com vocês?
Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!
Vamo lá!
No ciclo de Brayton, o processo e o processo são adiabáticos, e o processo e o processo são isobáricos. Vamos supor que o gás seja diatômico, com .
O número de moles de gás é:
Podemos encontrar o volume em 2 a partir da equação adiabática :
A temperatura é determinada a partir da equação do gás ideal da seguinte forma:
Para encontrar , usamos o calor de entrada:
Passo 2
Agora podemos encontrar usando a lei do gás ideal. Nós temos,
O volume em 4 é encontrado usando novamente a equação adiabática ,
agora é obtido a partir de:
Para encontrar a eficiência do motor, devemos primeiro encontrar o trabalho total feito por:
As quatro contribuições são:
Portanto, . A eficiência térmica é:
Como comparação, podemos calcular que é:
Onde, .
Resposta
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