Enunciado

Considere um ciclo Brayton ideal executado entre os limites de pressão de 1.200   k P a e 100   k P a e os limites de temperatura de 20 ° C a 1.000 ° C com argônio como fluido de trabalho. O trabalho líquido produzido do ciclo é:

  1. 68   k J / k g
  2. 93   k J / k g
  3. 158   k J / k g
  4. 186   k J / k g
  5. 310   k J / k g

Passo 1

Vamos começar avaliando os dados que nós temos, beleza?

P 1 = 100   k P a P 2 = 1.200   k P a

T 1 = 20   ° C   → 293   K T 3 = 1000   ° C   → 1273   K

Como estamos trabalhando com o gás argônio k = 1,667 , c p = 0,5203   k J / k g * K e c v = 0,3122   k J / k g * K , além disso podemos encontrar o r p e a temperatura T 2 . Vamos lá então!

r p = P 2 P 1

r p = 1.200 100

r p = 12

Agora encontrando a temperatura:

T 2 = T 1 * r p k - 1 k

T 2 = 293 * 12 1,667 - 1 1,667

T 2 = 791,9   K

Passo 2

A fórmula que nos diz o trabalho líquido é a seguinte:

W n e t = η B r a y t o n * q

Então precisamos da eficiência e do calor, vamos achá-los então!

A equação que nos diz a eficiência do ciclo de Brayton é a seguinte:

η t , B r a y t o n = 1 - 1 r p k - 1 k

η t , B r a y t o n = 1 - 1 12 1,667 - 1 1,677

η t , B r a y t o n = 0,63

ou

η t , B r a y t o n = 63 %

Show! Agora o próximo!

q = c p * T 3 - T 2

q = 0,5203 * 1273 - 791,9

q = 250,32   k J / k g

Passo 3

Aeee! Agora sim podemos encontrar o que o exercício está nos pedindo, partiu!

W n e t = η B r a y t o n * q

W n e t = 0,63 * 250,32

W n e t = 157,7   k J / k g

O que é aproximadamente:

W n e t = 158   k J / k g

Uhul! Conseguimos!

Resposta

Letra C.

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