Ar a 2 bar e 380 K é extraído do compressor principal de um motor de avião a jato para o resfriamento da cabina. O ar extraído entra em um trocador de calor, onde é resfriado a pressão constante até 320 K por transferência de calor para o ambiente. Em seguida, expande-se adiabaticamente em uma turbina até 0,95 bar e é descarregado na cabina. A turbina tem uma eficiência isentrópica de 75%. Se a vazão mássica do ar for de 1,0 kg/s, determine

(a) a potência desenvolvida pela turbina, em kW.

(b) a taxa de transferência de calor do ar para o ambiente, em kW.

É dado que:

• Temperatura de extração do ar:
• Pressão de extração do ar:
• Temperatura na saída do trocador de calor:
• Pressão na saída da turbina:
• Taxa de vazão mássica:
• Eficiência isentrópica da turbina:

O diagrama é mostrado abaixo

Vamos buscar os dados necessários pra fazer os cálculos primeiro, beleza?

Da tabela de propriedades do ar como gás ideal a

Da tabela de propriedades do ar como gás ideal a

Usando a relação isentrópica para o processo 2-3s

Da tabela de propriedades do ar como gás ideal a , interpolando

Usando a eficiência isentrópica da turbina

Agora que conseguimos os dados, vamos calcular o que a questão pede

a) a potência desenvolvida pela turbina

b) a taxa de transferência de calor do ar para o ambiente é

Já que a pressão permanece constante, o trabalho é igual a zero ()

O sinal negativa significa que o calor é perdido pelo sistema