Enunciado

Um ciclo padrão a ar e executado em um sistema fechado com 0,004 kg de ar e formado por três processos:

1-2 Compressão isentrópica de 100 kPa e 27 °C ate 1 MPa

2-3 Fornecimento de 2,76 kJ de calor a P = constante

3-1 Rejeição de calor de volta ao estado inicial segundo P = c 1 v + c 2 ( c 1 e c 2 são constantes)

(a) Mostre o ciclo nos diagramas P-v e T-s.

(b) Calcule o calor rejeitado.

(c) Determine a eficiência térmica.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que os três processos de um ciclo padrão de ar são descritos. O ciclo deve ser mostrado nos diagramas P-v e T-s, e o calor rejeitado e a eficiência térmica devem ser determinados.

Assumindo que:

  1. As suposições das normas aéreas são aplicáveis.
  2. As alterações cinéticas e potenciais alterações energéticas são insignificantes.
  3. O ar é um gás ideal com aquecimento específico constante.

As propriedades do ar à temperatura ambiente são c p = 1,005 kJ/kg.K, c v = 0,718 kJ/kg-K, e k = 1,4 (Tabela A- 2).

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo no item a) teremos:

Passo 3

Já no item b) A temperatura no estado 2 e a entrada de calor são

O processo 3-1 é uma linha reta no diagrama P-v, portanto o w 31 é simplesmente a área sob a curva do processo,

O balanço energético para o processo 3-1 dá

Passo 4

Para o item c) A eficiência térmica é então

Resposta

b )   1.679   k J

c )   39.2 %

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