Ar entra no compressor de um ciclo de refrigeração Brayton a 100 kPa, 270 K. A razão de pressão do compressor é 3 e a temperatura na entrada da turbina é 315 K. O compressor e a turbina apresentam eficiências isentrópicas de 82% e 85%, respectivamente. Determine o

(a) trabalho líquido de acionamento, por unidade de massa de ar, em kJ/kg.

(b) balancete exergético da potência de acionamento do compressor, em kJ por kg de ar. Discuta o resultado.

Admita T0 = 315 K.

Desenhando o diagrama do ciclo de Brayton

Pegando as propriedades do ar na entrada do compressor. A temperatura de e pressão de

Calculando a razão de pressão isentrópica na saída do compressor

Com essa razão de pressão, obtemos a entalpia isentrópica do ar na saída do compressor usando interpolação da Tabela A-22 “Propriedades do Ar como Gás Ideal”

Escrevendo a expressão para a eficiência do compressor

Da Tabela A-22 “Propriedades do Ar como Gás Ideal”, obtendo a entropia do ar na saída do compressor usando interpolação

Obtendo as propriedades do ar na entrada da turbina a temperatura de

Calculando a razão de pressão na saída da turbina

Da Tabela A-22 “Propriedades do ar como Gás Ideal” obtemos a entalpia isentrópica do ar na saída da turbina a usando interpolação

Escrevendo a expressão para a eficiência isentrópica da turbina

Da Tabela A-22 “Propriedades do Ar como Gás Ideal” com

a) calculando o trabalho de entrada por unidade de massa do fluxo de ar

b) calculando a taxa de destruição de exergia no compressor

Calculando a exergia perdida através do trocador de calor

Calculando a taxa de destruição de exergia na turbina

A disposição da exergia de entrada total

Trocador de calor

Compressor

Turbina

A contribuição total de exergia é