Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 48
Considere um ciclo padrão de ar de um motor a jato, operando um ambiente a e . O compressor requer uma potência de eixo de . O ar entra na turbina no estado 3, a e , com vazão de , e o rendimento isentrópico da turbina é de . Determine a pressão e a temperatura do ar entrando no bocal no estado 4. Se o rendimento do bocal é de , determine a temperatura e a velocidade do ar saindo do bocal no estado 5.
Passo 1
Fala, galera! Vamos resolver essa questão.
O enunciado fala que o requer uma potência de eixo de . Então, vamos usar a equação de energia para esse volume de controle que liga turbina a compressor:
Então para o volume de controle da turbina, nós temos:
Substituindo os valores:
Trabalhando com as condições ideais da turbina, temos:
Levando em consideração seu rendimento:
Logo,
Esse valor de entalpia nos fornece na tabela:
Como o processo é isentrópico, podemos escrever:
Que é a pressão que entra no bocal.
Passo 2
Agora vamos analisar o estado 4 do processo, onde a Tabela A.7.1 nos fornece:
Considerando o processo isentrópico do bocal, temos:
Dessa forma, podemos escrever:
Usando a equação de energia, vamos determinar a velocidade na saída do bocal:
Considerando que o rendimento isentrópico do bocal é de , temos:
Então, a velocidade é:
Com base nesse resultado podemos calcular a entalpia de saída:
Olhando na tabela, temos a temperatura de saída no bocal:
E concluímos o exercício. Valeu, galera! 😉