Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 41

Um regenerador ideal é incorporado no ciclo padrão de ar Brayton ideal do Problema 11.34. Determine o rendimento térmico do ciclo com essa modificação.

Passo 1

Fala, galera! Vamos resolver essa questão.

Galera, vamos começar analisando os dados que o problema 11.34 nos deu:

- Para o compressor, temos P 1 = 100   k P a , T 1 = 20   ° C + 273 = 293   K ,

P 2 = 12 ∙ 100   k P a = 1,2   M P a .

- A temperatura máxima do ciclo é T 3 = 1100   ° C + 273 = 1373   K

- m ˙ = 10   k g / s

- c p = 1,0035   k J / k g K

- k = 1,4   k J / k g K

Agora, nós inserimos um regenerador:

Vamos ver como é que fica isso!

Passo 2

Beleza, galera. Nós sabemos que o processo é isentrópico, ou seja,

s 1 = s 2

Dessa forma, podemos utilizar a relação das temperaturas para o compressor:

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

Substituindo os valores:

T 2 = 300 ∙ 1 2 1,4 - 1 1,4 = 300 ∙ 1 2 0,286

T 2 = 596,8   K

Vamos utilizar a constante c p 0 = 1,004   k J / k g K para calcular o trabalho do compressor:

w c = h 2 - h 1 = c p 0 ( T 2 - T 1 )

w c = 1,004 ∙ ( 596,8 - 293,2 )

w c = 3 04,8   k J / k g

Passo 3

Vamos usar novamente a relação de entropia constante, para a expansão adiabática reversível na turbina:

s 3 = s 4

Logo,

T 4 = T 3 P 4 P 3 k - 1 k

Substituindo os valores:

T 4 = 1 373,2 ∙ 1 1 2 0,286

T 4 = 674,7   K

E o trabalho na turbina será:

w T = h 3 - h 4 = c p 0 ( T 3 - T 4 )

w T = 1,004 ∙ ( 1 373,2 - 674,7 )

w T = 701,3   k J / k g

Portanto, o trabalho líquido do ciclo será:

w l í q = w T - w c

w l í q = 701,3 - 3 04,8

w l í q = 396,5   k J / k g

Passo 4

Para o regenerador ideal:

T x = T 4 = 674,7   K

Calculando a entrada de energia no sistema com o regenerador, temos:

q H = h 3 - h x = c p 0 T 3 - T x

q H = 1,004 ∙ ( 1 373,2 - 674 , 7 )

q H = 701,3   k J / k g

E o rendimento térmico do sistema será:

η = w l í q q H = 396,5 701,3

η = 0,5 65

E concluímos o exercício! 😉

Resposta

η = 0,565

Exercícios de Livros Relacionados

Gás hélio inicialmente a 1 atm e 25 °C é comprimido de forma adiabática até 10 atm. A temperatura mais baixa do hélio após a compressão é25 °C 63 °C250 °C384 °C476 °C
Gases de combustão com uma razão de calores específicos igual a 1,3 entram em um bocal adiabático em regime permanente a 800 °C e 800 kPa a uma velocidade baixa, saindo a uma pressão de 85 kPa. A mais
Ar entra em uma turbina a gás com dois estágios de compressão e dois estágios de expansão a 100 kPa e 17 °C. Este sistema utiliza um regenerador, assim como o reaquecimento e o resfriamento intermediá
Qual será a mudança da eficiência térmica do ciclo no Prob. 9–134, considerando que a temperatura da corrente de ar frio saindo do regenerador seja 65 °C inferior à temperatura da corrente de ar quent
Repita o Prob. 9–133, considerando três estágios de compressão com resfriamento intermediário e três estágios com expansão com reaquecimento.