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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 69

Refaça o problema anterior admitindo que o calor específico do ar é variável (utilize a Tab. A.7).

Passo 1

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

Certo! Observe que, da tabela A.7, temos

h 1 = 293,6   k j / k g

s ° T 1 = 6,84597   k J / k g   K  

Passo 2

Certo! Atentando-se que a compressão é reversível e adiabática tão constante, desse modo, temos

s 2 = s 1

s ° T 2 =   s ° T 1 + R l n P 2 P 1

s ° T 2 = 6,84597 + 0,287 ln ⁡ 12 = 7,55914

Assim pela Tabela temos,

T 2 = 590   K

h 2 = 597,2   k J / k g

T 2 = T 1 P 2 P 1 k - 1 k

T 2 = 293,2 12 0,286 = 596,8

Equação de energia com trabalho de compressor é dada por

w C =   - 1 w 2 = h 2 - h 1

w c = 597,2 - 293,6   = 30 3 , 6   k J / k g

Passo 3

Certo agora vamos para calcular a temperatura T 4 . Desse modo, como a expansão é reversível e adiabática, temos da tabela A.7

h 3 = 1483,1

s ° T 3 = 8,50554

Logo,

s 4 = s 3

s ° T 4 = s ° T 3 + R l n ( P 4 / P 3 )

s ° T 4 = 8,50554 + 0,287 ln ⁡ 1 12 = 7,79237

Consultando a tabela, encontraremos

T 4 = 734,8   K

h 4 = 751,1   k J / k g

Equação de energia com o trabalho com turbina é dada

w T = h 3 - h 4

w T = 1483,1 - 751,1 = 7 32   k J / k g

Passo 4

Já estamos quase no fim, basta dimensionar o trabalho com a taxa de fluxo de massa, assim

W C ˙ =   m ˙ w C = 30 36   k W

W T ˙ =   m ˙ w T = 7320   k W

Já a energia adicionada pelo processo de combustão é dada

q H = h 3 - h 2

q H = 1483,1 - 597,2 = 885,9   k J / k g

Assim o rendimento térmico é

η T e r m = ( w T - w C ) / q H

η T e r m = 7 32 - 303,6 885,9 = 0,484

Passo 5

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

Resposta

W C ˙ = 30 36   k W

W T ˙ = 7 320   k W

η T e r m = 0,484

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