Tyemodinamica

Lista de Exercícios – Sistemas Térmicos
1) Ar é admitido no compressor de um ciclo padrão a ar Brayton (fechado) a 95 kPa e 15°C. A pressão de saída do compressor é de 1 MPa e a temperatura máxima do ciclo é 1100°C. Determine:
a) A pressão e a temperatura em cada ponto do ciclo.
4 = 1 = 95 ; 3 = 2 = 1
2
2
1 → 2;
=
1
1
= 564,54
4
4
3 → 4;
=
3
3
= 700,87

−1

−1

2
→ 2 = 1
1

→ 4 = 3

4
3

−1

−1

1
= 15 + 273,15
0,095

1,4−1
1 ,4

0,095
= 1100 + 273,15
1

1,4−1
1 ,4

b) O rendimento do ciclo. = 1 −

1 −1

1

=1−

1
0,095

1,4−1
1 ,4

= 0,4896 = 48,96%

c) O trabalho no compressor. í = − = − = 3 − 2 − 4 − 1 − = 3 − 2 − 4 − 1 = 3 − 2 − 4 + 1
Os processos isentrópicos (3) → (4) e (1) → (2) referenciam o trabalho específico produzido pela turbina e o trabalho específico consumido pelo compressor, respectivamente. Realocando os termos com referencia nos processos (3) → (4) e
(1) → (2), teremos: − = 3 − 2 − 4 + 1 = 3 − 4 − 2 − 1

= 2 − 1 = 1,005

564,54 − 288,15 = 277,77

d) O trabalho na turbina. = 3 − 4 = 1,005

1373,15 − 700,87 = 675,64

í = − = − = 675,64 − 277,77

= 397,87

2) Considere um ciclo padrão a ar Brayton ideal onde a pressão e a temperatura do ar que entra no compressor são respectivamente, 100 kPa e 20°C, e a relação de pressão do compressor é 12 para 1. A temperatura máxima do ciclo é 1100°C e a vazão de ar é 10 kg/s. Admitindo calor especifico constante para o ar, determine:
a) O trabalho necessário na compressão.
2
2
1 → 2;
=
1
1

−1

→ 2 = 1

= 2 − 1 = 1,005

−1

= 20 + 273,15 12

1,4−1
1 ,4

= 596,25

596,25 − 293,15 = 304,62

b) O trabalho da turbina.
4
4
3 → 4;
=
3
3

−1

1

→ 4 = 3

= 3 − 4 = 1,005

−1

1
= 1100 + 273,15
12

1,4−1
1 ,4

= 675,12

1373,15 − 675,12 = 701,52

c) O