Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 180
Compare a eficiência térmica de uma turbina a gás de dois estágios com regeneração, reaquecimento e resfriamento intermediário à eficiência de uma turbina a gás de três estágios com o mesmo equipamento, considerando que
- todos os componentes operam idealmente
- o ar entra no primeiro compressor a 100 kPa e 10 °C
- a razão de pressão total através de todas as fases de compressão é de 16
- a máxima temperatura do ciclo é de 600 °C.
Passo 1
Vamos assumir que:
As premissas do padrão aéreo são aplicáveis.
O ar é um gás ideal com aquecimentos específicos constantes à temperatura ambiente.
As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.
Sabemos que as propriedades do ar à temperatura ambiente são
Passo 2
Vamos fazer a análise de dois estágios utilizando o gráfico abaixo:
A taxa de pressão em cada estágio é:
As temperaturas no final da compressão e expansão são:
A entrada e saída de calor são:
E a eficiência térmica do ciclo é então:
Passo 3
Agora, vamos fazer a análise para três estágios utilizando esse outro gráfico:
A taxa de pressão em cada estágio é:
As temperaturas no final da compressão e expansão são:
A entrada e saída de calor são:
E a eficiência térmica do ciclo é então: