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Ciclo Brayton Regenerativo com Intercooler

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Sistemas Térmicos
Aula 203 – Ciclo Regenerativo com Intercooler
A aula passada foi encerrada com o problema que o ciclo Brayton dispende uma grande quantidade de energia para efetuar a compressão de um gás. Isso ocorre, em grande parte, devido ao aumento de temperatura que a própria compressão causa. Assim sendo, é interessante ter uma alternativa à compressão convencional aonde se possa efetuar esse processo sem tanto aquecimento. 
Compressão com Intercooler
Primeiramente vamos observar o diagrama de pressão e volume abaixo. Nota-se que o processo de compressão tem efeitos contraditórios no gás. Ao mesmo tempo que a compressão reduz volume, ela eleva a temperatura, o que aumenta o volume do gás e, por sua vez, torna o processo de compressão mais difícil, elevando o trabalho para efetuar esse processo.
Assim sendo, parece vantajoso efetuar um processo de resfriamento enquanto o gás é comprimido.
Esse processo é interessante, todavia, resfriar um gás enquanto ele é comprimido pode ser um processo complexo. Uma alternativa é efetuar o processo de compressão em estágios e efetuar processos de transferência de calor entre os estágios com um equipamento conhecido como intercooler, resfriando o gás nas etapas intermediárias, como na figura e no diagrama abaixo.
O processo de compressão se torna:
Compressão isentrópica 1-c
Resfriamento isobárico c-d
Compressão isentrópica d-2
O trabalho reduzido nesse processo de compressão é observado no diagrama p-v.
Grandes compressores tem múltiplos estágios de intercooler e a determinação de quantos estágios são necessários é um problema de otimização.
A figura abaixo mostra um compressor de duplo estágio com intercooler.
A figura abaixo mostra um intercooler real de um grande compressor
Um de menor potência
http://transamcountry.com/community/index.php?topic=30424.0
Exemplo: Ar é comprimido de 100kPa, 300K a 1MPa em um compressor de dois estágios com intercooler entre eles. A pressão no intercooler é 300kPa. O ar é resfriado novamente a 300kPa antes de entrar no segundo compressor. Determine a temperatura na saída do segundo estágio de compressão, o trabalho consumido no processo de compressão e repita o cálculo caso fosse utilizado um compressor de único estágio para a mesma taxa de compressão.
Solução
Usando a relação de processo isentrópico:
Assim:
Para saber a temperatura na saída do primeiro compressor, usa-se a mesma relação:
Assim, o trabalho de compressão é:
Para compressão em um único estágio:

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