Enunciado

Um ciclo Brayton com uma razão de pressão igual a 12 opera com ar que entra no compressor a 13 psia e 20 °F. A turbina está a 1.000 °F. Calcule o trabalho líquido específico produzido pelo ciclo, tratando o ar como um gás ideal com

  1. calor específico constante à temperatura ambiente
  2. calores específicos variáveis.

Passo 1

Vamos assumir que:

Existem condições operacionais estáveis.

As premissas do padrão aéreo são aplicáveis.

As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.

Sabemos que as propriedades do ar à temperatura ambiente são

c p = 0.240   B t u / l b m . R e k = 1.4

Na letra a, o calor específico constante:

T 2 = T 1 r p ( k - 1 ) / k = 976.3   R

T 4 = T 3 ( 1 r p ) ( k - 1 ) / k = 717.8 R

w l í q = w t u r b - w c o m p = c p ( T 3 - T 4 ) - c p ( T 2 - T 1 ) = 59.0   B t u / l b m

Passo 2

Na letra b, temos os calores específicos variáveis:

T 1 = 480 R   →   h 1 = 114.69   B t u / l b m

P r 1 = 0.9182

P r 2 = P 2 P 1 P r 1 = 11.02 → h 2 = 233.63   B t u / l b m

T 3 = 1460 R → h 3 = 358.63   B t u / l b m

P r 3 = 50.40

P r 4 = P 4 P 3 P r 3 = 4.12 → h 4 = 176.32   B t u / l b m

w l í q = w t u r b - w c o m p = 63.4   B t u / l b m

Resposta

  1. w l í q = 59.0   B t u / l b m
  2. w l í q = 63.4   B t u / l b m
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