Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 104
104- A central de potência baseada na turbina a gás tem sido utilizada para atender os picos de consumo de energia elétrica. A mostra o esquema de uma dessas centrais com suas variáveis operacionais.
Observe que a turbina aciona o gerador elétrico e o compressor de ar. Sabendo que a potência do gerador elétrico é , determine a vazão em massa na seção 1 e a transferência de calor que deve ocorrer entre as seções 2 e 3 indicadas na figura
Passo 1
Para essa questão vamos considerar o ar sendo o gás, e para isso iremos utilizar a tabela da sexta edição desse livro. Com isso a entalpia em cada ponto dessa turbina (usando como base a temperatura) será:
Considerando o volume de controle o compressor nós temos que o trabalho específico exercido nela será:
E considerando o volume de controle turbina nós teremos o trabalho específico de:
Tenha como referência o que tem maior entalpia e diminua pelo maior, se é positivo ou negativo aí de cada dispositivo (como pode ser visto na tabela )
E como eles são os componentes que realizam trabalho mecânico então a potência mecânica do sistema está atrelada a esses dois componentes de forma que:
Portanto a vazão mássica será:
Já que o compressor gera um trabalho específico negativo e a turbina um positivo. E colocando os dois nós faremos jus aos de potência do gerador elétrico que é gerado pelos dois componentes que possuem a capacidade de gerar trabalho.
Passo 2
Agora o único componente capaz e gerar transferência de calor é a câmara de combustão e sua transferência de calor será:
E a transferência de calor será calculada como:
Cuja vazão mássica é a mesma que passa no compressor e na turbina (afinal elas estão ligadas em série), portanto: