Considerando temperaturas máxima e mínima fixas, qual é o efeito da razão de pressão (a) na eficiência térmica e (b) no trabalho líquido de um ciclo Brayton simples ideal?

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

No item “a” o exercício nos pergunta qual o efeito da razão de pressão na eficiência térmica, considerando temperaturas máximas e mínimas.

Bom... A eficiência térmica de um ciclo Brayton pode ser descrita, em termos da razão de pressão, por:

η = 1 - 1 r p k - 1 k

Vamos supor que:

1 r p k - 1 k = 0,6

Então a eficiência seria:

η = 1 - 0,6

η = 0,4

Agora... imaginando que este termo fosse menor e valesse agora 0,3 . Teríamos que:

1 r p k - 1 k = 0 , 3

Então a eficiência seria:

η = 1 - 0 , 3

η = 0 , 7

Então podemos chegar à conclusão que quanto maior este termo menor a eficiência térmica. E, já que k é uma constante, a razão de pressão que comanda este termo.

Analisando o denominador, podemos dizer que quanto maior a razão de pressão, menor este termo será e maior a eficiência:

↑ r p →   ↑ η

Passo 2

Para resolver o item “b” temos que ter em mente que para um valor fixo para a temperatura na entrada da turbina, o trabalho líquido por ciclo aumenta com a razão de pressão, atinge um máximo e, em seguida, começa a diminuir, como mostra a figura abaixo:

Isso acontece por que altas temperaturas na entrada da turbina podem destruir as pás levando à perda da produção de trabalho.

Resposta

a )   ↑ r p →   ↑ η

b ) O trabalho líquido por ciclo aumenta com a razão de pressão, atinge um máximo e, em seguida, começa a diminuir.

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