Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 15

Um ciclo de potência a gás ideal, executado dentro de um sistema pistão-cilindro fechado, e formado por três processos:

1-2 Compressão isentrópica de uma temperatura inicial de 27 °C com uma razão de compressão igual a 6

2-3 Expansão isotérmica (temperatura constante) para o volume inicial

3-1 Rejeição de calor a um volume constante de volta ao estado inicial

Considere que o gás tem propriedades constantes com = 0,6 kJ/ kg.K, 0,9 kJ/kg.K, R= 0,3 kJ/kg.K e k=1,5.

(a) Represente graficamente os diagramas P-v e T-s para o ciclo.

(b) Determine a temperatura máxima do ciclo, em K.

(c) Calcule o trabalho de expansão, em kJ/kg.

(d) Calcule o trabalho de compressão, em kJ/kg.

(e) Calcule a eficiência térmica do ciclo.

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que são descritos os três processos de um ciclo de energia ideal do gás. O ciclo deve ser mostrado nos diagramas P-v e T-s, e a temperatura máxima, trabalhos de expansão e compressão, e eficiência térmica devem ser determinados.

Assumindo que:

As mudanças cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.
O gás ideal tem constantes aquecedores específicos.

As propriedades do gás ideal são dadas como R = 0,3 kJ/kg.K, = 0,9 kJ/kg.K, = 0,6 kJ/kg-K, e k = 1.5.

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo temos que no item (a) Os diagramas P-v e T-s do ciclo são mostrados nas figuras.