Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 45

Considere um ciclo padrão de ar ideal para uma unidade de propulsão a jato de turbina a gás, tal como aquele mostrado na Fig. 11.19. A pressão e a temperatura na entrada do compressor são e , respectivamente. A razão de pressão através do compressor é de 14 para 1, e a temperatura na entrada da turbina é de . O ar que sai da turbina entra em um bocal e expande-se até . Determine a pressão na entrada do bocal e a velocidade do ar saindo do bocal.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Vamos dar uma olhadinha no ciclo para nos ajudar:

Extraindo alguns dados do enunciado, temos:

No compressor, na turbina e no bocal os processos são adiabáticos e reversíveis, então a entropia é sempre constante. Vamos avaliar esses volumes de controle.

Passo 2

Beleza, galera. Como temos entropia constante, e podemos usar a equação:

Substituindo os valores tabelados e a relação de pressão de 14 para 1:

Com esse valor de entropia, na Tabela A. 7, obtemos:

Dessa forma, o trabalho do compressor é dado por:

Passo 3

O trabalho na turbina é igual ao trabalho do compressor, nesse caso:

Nosso processo também é isentrópico, ou seja, . E podemos escrever:

Com esse valor de entalpia, podemos extrair da tabela:

A pressão na entrada do bocal, é a pressão de saída da turbina, então temos:

Passo 4

Agora vamos usar o volume de controle do bocal, onde . Então, podemos escrever:

Assim, olhando na Tabela A.7, temos:

Agora, vamos usar a equação de energia para calcular a velocidade do ar saindo do bocal:

E concluímos o exercício! 😉

Resposta

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