Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 114
Um ciclo ideal do tipo Stirling utiliza hélio como fluido de trabalho. O compressor isotérmico é alimentado com hélio a e . A pressão na seção de descarga do compressor é e a temperatura na seção de alimentação da turbina é . Sabendo que o ciclo opera sem regenerador, determine o trabalho e a transferência de calor, por quilograma de hélio que escoa no ciclo, em todos os quatro processos do ciclo. Calcule, também, o rendimento térmico do ciclo.
Passo 1
Opa, tudo bem?
Se ajeita na cadeira, pega um lápis, um papel e vem comigo resolver essa questão!
Pela Tabela A.5, para o hélio, temos que:
Começamos o problema analisando a compressão e calculando sua relação:
Passo 2
Seguindo, devemos analisar os 4 processos do ciclo de Stirling e calcular seu trabalho e transferência de calor.
Começamos pela expansão isotérmica considerando um escoamento incompressível:
Dados:
.
Substituindo os dados:
Passo 3
Agora, analisamos a compressão isocórica, ou seja, com volume constante.
Sem variação no volume não temos trabalho envolvido:
Calculando a transferência de calor:
Passo 4
Seguindo para a compressão isotérmica, do mesmo modo que calculamos a expansão isotérmica e considerando um escoamento incompressível:
Passo 5
Por fim, na expansão isocórica, novamente não temos variação de volume, então:
Calculando a transferência de calor:
Passo 6
Para finalizarmos a nossa questão, devemos calcular o rendimento térmico do ciclo:
Não foi tão difícil quanto parecia né?
Até a próxima!