05 - Ciclos de Brayton modelagem termodinamica

Prévia do material em texto

Sistemas Térmicos I
Prof. Felipe Raúl Ponce Arrieta
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem das Turbinas a gás
Aspectos a serem abordados:
◼ Turbina a gás simples;
◼ Ciclo de Ar-Padrão Brayton;
◼ Ciclo de Ar-Padrão Brayton ideal;
◼ Irreversibilidades e perdas nas turbinas a gás;
◼ Turbinas a gás regenerativas;
◼ Turbinas a gás com reaquecimento;
◼ Compressão com inter-resfriamento;
◼ Reaquecimento, inter-resfriamento e regeneração.
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Turbina a gás simples
Compressor CompressorTurbina Turbina
Trocador de 
calor
Trocador de 
calor
Câmara de
Combustão
Combustível
ProdutosAr
WL WL
= Qentra
= Qsai
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Ciclo de Ar-Padrão Brayton
Compressor
Trocador de 
calor
Trocador de 
calor
= Qentra
= Qsai
Turbina
WL
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Ciclo de Ar-Padrão Ideal Brayton
Compressor
Trocador de 
calor
Trocador de 
calor
= 
Qentra
= Qsai
Turbina
WL
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Ciclo de Ar-Padrão Ideal Brayton
Compressor
Trocador de 
calor
Trocador de 
calor
= Qentra
= Qsai
Turbina
WL
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Ciclo de Ar-Padrão Ideal Brayton
Compressor
Trocador de 
calor
Trocador de 
calor
= Qentra
= Qsai
Turbina
WL
Maior eficiência térmica
Maior trabalho específico do ciclo
Temperatura 
de entrada 
na turbina
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Ar padrão ideal Brayton (9.42, 9.43)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Ciclo Ar-Padrão Brayton Irreversível
Compressor
Trocador de 
calor
Trocador de 
calor
= Qentra
= Qsai
Turbina
WL
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Ar padrão Brayton Irrev. (9.49)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Ar padrão Brayton Irrev. (9.50)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Ar padrão Brayton Irrev. (9.52)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Turbina a gás regenerativa
Compressor
Regenerador
Combustor
= Qentra
Turbina
WL
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Turbina regenerativa Caterpillar (Mercury 50)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Turbina regenerativa Capstone
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Regeneração (9.58)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Regeneração (9.59)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Turbina a gás com reaquecimento
Compressor
Combustor
= Qentra
Turbina
Estágio 1
WL
Combustor
De
Reaquec.
Turbina
Estágio 2
= Qentra
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Turbina com Reaquecimento (GT 24/26 - Alstom)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Reaquecimento (9.61)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Compressão com inter-resfriamento
Resfriador
Compressor
Estágio 1
WC
Compressor
Estágio 2
= Qsai
Comp. Adiabática
Comp. Com resfriamento
WC é mínimo quando:
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
LMS 100 (General Electric)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Inter-resfriamento (9.66)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Inter-resfriamento (9.68)
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Reaq., Inter-resfriamento e Regen.
Resfriador
Compressor
Estágio 1
WL
Compressor
Estágio 2
= Qsai
Turbina
Estágio 1
Turbina
Estágio 2
Regenerador
= Qent, 1 = Qent, 2
Combustor 1 Combustor 2
Prof. Felipe R. P. Arrieta
Modelagem de turbinas a gás
Problema Inter-Res., Reaq. e Regen. (9.73, 9.74)