O ciclo de refrigeração Brayton do Problema 10.43 é modificado pela introdução de um trocador de calor regenerativo. Nesse ciclo modificado, ar comprimido entra no trocador de calor regenerativo a 350 K e é resfriado a 320 K antes de entrar na turbina. Para esse ciclo modificado, determine

(a) a menor temperatura, em K.

(b) o trabalho líquido de acionamento por unidade de massa de ar, em kJ/kg.

(c) a capacidade frigorífica por unidade de massa de ar, em kJ/kg.

(d) o coeficiente de desempenho.

O diagrama é mostrado abaixo

Obtendo as propriedades do ar no estado 1

Com temperatura de entrada de , pegamos as propriedades da Tabela A-22 “Propriedades do Ar Como Gás Ideal”

Calculando a pressão relativa no estado 2

Aplicando a relação de processo isentrópico

Calculando a entalpia no estado 2

Com a pressão relativa obtida , pegamos as propriedades da Tabela A-22 “Propriedades do Ar Como Gás Ideal”, interpolando

Obtendo as propriedades do ar no estado

Com temperatura de entrada de , pegamos as propriedades da Tabela A-22 “Propriedades do Ar Como Gás Ideal”

Obtendo as propriedades do ar no estado 3

Com temperatura de entrada de , pegamos as propriedades da Tabela A-22 “Propriedades do Ar Como Gás Ideal”

Calculando a pressão relativa no estado 4

Aplicando a relação de processo isentrópico

Calculando a entalpia no estado 4

Com a pressão relativa obtida , pegamos as propriedades da Tabela A-22 “Propriedades do Ar Como Gás Ideal”, interpolando

a) Calculando a menor temperatura em

Com a pressão relativa obtida , pegamos as propriedades da Tabela A-22 “Propriedades do Ar Como Gás Ideal”, interpolando

Calculando a entalpia no estado

Aplicando o balanço de energia

Calculando a entrada do calor no compressor por unidade de massa do fluxo de ar

Calculando a entrada do calor na turbina por unidade de massa do fluxo de ar

b) Calculando o trabalho líquido de entrada por unidade de massa

c) Calculando a capacidade de regeneração por unidade de massa

d) calculando o coeficiente de performance do ciclo