Enunciado

A potência gerada num ciclo de Brayton é 14   M W . A relação de compressão utilizada no ciclo é 16 : 1 e o ar entra no compressor a 17   ° C e 100   k P a . Sabendo que o processo de combustão no ciclo pode ser modelado como uma transferência de calor específica igual a 960   k J / k g , determine a máxima temperatura que pode ser encontrada no ciclo e a vazão em massa de ar no ciclo. Admita que as propriedades termodinâmicas do ar são constantes e iguais àquelas do ar frio.

Passo 1

Olá pessoal, tudo certo com vocês? Espero que sim 😊. Vamos entender melhor essa questão?

Ela é bastante simples, basicamente é aplicação de fórmulas, nos próximos passos vocês podem relembrar dessas fórmulas. Pois vamos lá!

Passo 2

Lembre-se que a eficiência é determinada por

η = W l i q ˙ Q H ˙ = w l i q q H = 1 - r P - k - 1 k

η = 1 - 16 - 0,4 1,4 = 0,547

Passo 3

Certo. Observe que a partir da energia necessária podemos encontrar a transferência de calor necessária, portanto

Q H ˙ = W l i q ˙ η = 14000 0,547 = 25594   k W

m ˙ = Q H ˙ q H = 25594   k W 960   k J / k g = 26,66   k g / s

Passo 4

Finalizando a questão, vamos calcular a temperatura depois da compressão, logo

T 2 = T 1 r p k - 1 k

T 2 = 290 × 16 0,4 1,4 = 640,35   K

Note que, a temperatura mais alta é após a combustão, assim

T 3 = T 2 + q H C P = 640,35 + 960 1,004 = 1596,5   K

Passo 5

Pronto! Finalizamos a questão 😊. Nos vemos na próxima questão. OK? Até mais.

Resposta

m ˙ = 26,66   k g / s

T 3 = 1596,5   K

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