Enunciado

Refaça o problema anterior considerando que as propriedades do ar são iguais as fornecidas na Tab. A.7.1.

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. Mas vale lembrar que com o calor específico variável devemos passar pelos processos um a um para obter trabalho líquido e a temperatura mais alta.

Da tabela A.7.1, temos

h 1 = 290,43   k J / k g

s ° T 1 = 6,83521   k J / k g   K

Passo 2

Note que a compressão é reversível e adiabática, assim

s 2 = s 1

Portanto

s ° T 2 =   s ° T 1 + R ln ⁡ P 2 P 1

s ° T 2 = 6,83521 + 0,287 ln ⁡ 16

s ° T 2 = 7,63094

Concluímos pela Tabela que

T 2 = 631,9   K

h 2 = 641   k J / k g

Passo 3

A equação da energia do trabalho do compressor é dada por

w C = h 2 - h 1 = 641 - 290,43 = 350,57   k J / k g

Já a equação da energia do combustor é

h 3 = h 2 + q H = 641 + 960 = 1601   k J / k g

No estado 3, ( P , h ) , temos:

T 3 = 1471   K

s ° T 3 = 8,58811   k J / k g   K

Passo 4

Como a expansão é reversível e adiabática, vamos ter

s 4 = s 3

Logo,

s ° T 4 = s ° T 3 + R ln ⁡ P 4 P 3

s ° T 4 = 8,58811 + 0,287 ln ⁡ 1 16 = 7,79238

Pela Tabela, vamos ter

T 4 = 734,8   K

h 4 = 751,11   k J / k g

Passo 5

Estamos quase finalizando pessoal! Vamos lá! Agora vamos ter que calcular a pela equação da energia como do trabalho da turbina, logo

w T = h 3 - h 4 = 1601 - 751,11 = 849,89   k J / k g

Assim, o trabalho líquido é

w l i q = w T - w C = 849,89 - 350,57 = 499,32   k J / k g

Logo, a potência total requerida requer uma taxa de fluxo de massa como:

m ˙ = W l i q ˙ w l i q

m ˙ = 14000   k W 499,32   k J / k g = 28,04   k g / s

Passo 6

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

Resposta

T 3 = 1471   K

m ˙ = 28,04   k g / s

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