Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 139
Um motor de propulsão de uma aeronave a turbo propulsor funciona onde o ar está a 8 psia e 10 °F, em uma aeronave voando a uma velocidade de 600 pés/s. A razão de pressão do ciclo Brayton é igual a 10 e a temperatura do ar na entrada da turbina é 940 °F. O diâmetro da hélice é de 10 pés e o fluxo de massa através da hélice é 20 vezes maior que através do compressor. Determine a força de impulsão gerada por esse sistema de propulsão. Considere um funcionamento ideal para todos os componentes e calores específicos constantes à temperatura ambiente.
Passo 1
Vamos assumir que:
Existem condições operacionais estáveis.
As premissas do padrão aéreo são aplicáveis.
O ar é um gás ideal com aquecimentos específicos constantes à temperatura ambiente.
A saída de trabalho da turbina é igual à entrada de trabalho do compressor.
Sabemos que as propriedades do ar à temperatura ambiente são
, e
O trabalho nos dois processos isentrópicos do ciclo gera
Passo 2
Agora, observando a figura, vamos calcular os valores das outras temperaturas:
O excesso de entalpia gerado pela expansão 4-5 é usado para aumentar a energia cinética do fluxo através da hélice,
que quando resolvido pela velocidade com que o ar sai da hélice
A taxa de fluxo de massa através da hélice é
A força de empuxo gerada por esta hélice é então