ciclo de potencia a gás
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ciclo de potencia a gás


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Turbina a gás
SISTEMAS TÉRMICOS I
Introdução
Aplicações no transporte
Tipos 
\u25e6 Aberto
\u25e6 Fechado
Introdução
Considerações no estudo
\u25e6 Ar = gás padrão
\u25e6 Elevação de temperatura \u2013 proveniente de fonte 
externa
Ciclo Brayton
Considerações no estudo
\u25e6 Existência de trocador de calor para resfriamento
\u25e6 Funcionamento adiabático da turbina
\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc61
\u1236\ud835\udc5a
= \u210e3 \u2212 \u210e4
\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc50
\u1236\ud835\udc5a
= \u210e2 \u2212 \u210e1
Ciclo Brayton
\u1236\ud835\udc44\ud835\udc52\ud835\udc5b\ud835\udc61\ud835\udc5f\ud835\udc4e\ud835\udc51\ud835\udc4e
\u1236\ud835\udc5a
= \u210e3 \u2212 \u210e2
\u1236\ud835\udc44\ud835\udc60\ud835\udc4eí\ud835\udc51\ud835\udc4e
\u1236\ud835\udc5a
= \u210e4 \u2212 \u210e1
\ud835\udf02 =
\u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc61 \u1236\ud835\udc5a \u2212 \u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc50 \u1236\ud835\udc5a
\u3a4\u1236\ud835\udc44\ud835\udc52\ud835\udc5b\ud835\udc61\ud835\udc5f\ud835\udc4e\ud835\udc51\ud835\udc4e \u1236\ud835\udc5a
=
\u210e3 \u2212 \u210e4 \u2212 \u210e2 \u2212 \u210e1
\u210e3 \u2212 \u210e2
Ciclo Brayton
Razão de trabalho reverso
Análise de ar padrão frio
\ud835\udc4f\ud835\udc64\ud835\udc5f =
\u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc50 \u1236\ud835\udc5a
\u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc61 \u1236\ud835\udc5a
=
\u210e2 \u2212 \u210e1
\u210e3 \u2212 \u210e4
Ciclo Brayton ideal de ar 
padrão
Não há queda de pressão por atrito
Escoamento do ar à pressão constante nos 
trocadores de calor
\ud835\udc5d\ud835\udc5f2 = \ud835\udc5d\ud835\udc5f1
\ud835\udc5d2
\ud835\udc5d1
\ud835\udc5d\ud835\udc5f4 = \ud835\udc5d\ud835\udc5f3
\ud835\udc5d4
\ud835\udc5d3
\ud835\udc5d\ud835\udc5f4 = \ud835\udc5d\ud835\udc5f3
\ud835\udc5d1
\ud835\udc5d2
Ciclo Brayton ideal de ar 
padrão frio
\ud835\udc472 = \ud835\udc471
\ud835\udc5d2
\ud835\udc5d1
\u3a4\ud835\udc58\u22121 \ud835\udc58
\ud835\udc474 = \ud835\udc473
\ud835\udc5d4
\ud835\udc5d3
\u3a4\ud835\udc58\u22121 \ud835\udc58
= \ud835\udc473
\ud835\udc5d1
\ud835\udc5d2
\u3a4\ud835\udc58\u22121 \ud835\udc58
Exercício
Ar entra no compressor de um ciclo Brayton ideal a 
100 kPa, 300 K, com uma vazão volumétrica de 5 
m3/s. A relação de compressão do compressor é 10. 
A temperatura de entrada da turbina é 1400 K. 
Determine:
a) a eficiência térmica do ciclo
b) a taxa de trabalho reverso
c) A potência líquida desenvolvida, em kW.
Ciclo Brayton
Eficiência térmica
\ud835\udf02 =
\u210e3 \u2212 \u210e4 \u2212 \u210e2 \u2212 \u210e1
\u210e3 \u2212 \u210e2
Ciclo Brayton
Processos com mesma temperatura de entrada na 
turbina
Irreversibilidade e perdas nas 
turbinas
Ciclo real
\u25e6 Elevação de entropia
\u25e6 Queda de pressão (não significativa)
\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc61
\u1236\ud835\udc5a
= \u210e3 \u2212 \u210e4
\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc50
\u1236\ud835\udc5a
= \u210e2 \u2212 \u210e1
\ud835\udf02\ud835\udc61 =
\u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc61 \u1236\ud835\udc5a
\u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc61 \u1236\ud835\udc5a \ud835\udc60
=
\u210e3 \u2212 \u210e4
\u210e3 \u2212 \u210e4\ud835\udc60
\ud835\udf02\ud835\udc50 =
\u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc50 \u1236\ud835\udc5a \ud835\udc60
\u3a4\u1236\ud835\udc4a\ud835\udc50 \u1236\ud835\udc5a
=
\u210e2\ud835\udc60 \u2212 \u210e1
\u210e2 \u2212 \u210e1
Exercício
Reconsidere o exemplo anterior, mas inclua na 
análise que a turbina e o compressor têm, cada um, 
uma eficiência isentrópica de 80 %. Determine para 
o ciclo modificado:
a) Eficiência térmico do ciclo
b) Taxa de trabalho reverso
c) A potência líquida desenvolvida, em kW.
Turbinas a gás regenerativas
Recuperação energética
\u25e6 Presença de trocador de calor
\u1236\ud835\udc44\ud835\udc52\ud835\udc5b\ud835\udc61\ud835\udc5f\ud835\udc4e\ud835\udc51\ud835\udc4e
\u1236\ud835\udc5a
= \u210e3 \u2212 \u210e\ud835\udc65
Turbinas a gás regenerativas
Escolha do maior TX possível
\ud835\udf02\ud835\udc5f\ud835\udc52\ud835\udc54 =
\u210e\ud835\udc65 \u2212 \u210e2
\u210e4 \u2212 \u210e2
Exercício
Um regenerador é incorporado nos exemplos
anteriores. Determine a eficiência térmica para uma
efetividade de 80 % no regenerador.