Turbina a Gás
Exemplo 1
O ar entra no compressor de uma turbina a gás a 0,1 Mpa e 15 °C.
A pressão na saída do compressor é de 1Mpa e a temperatura máxima na câmara de combustão é de 1100 °C.
Determine as seguintes grandezas analisando de acordo com as hipóteses do ciclo Brayton:
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A temperatura e pressão em todos os pontos do ciclo;
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O trabalho no compressor e na turbina;
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O rendimento do conjunto.
Solução #1 - Sistema Ideal
A compressão do ar é um processo isoentrópico e, conseqüentemente podemos escrever que a relação entre as temperaturas dos pontos 2 e 1 será dada por:
O trabalho realizado pelo compressor será dado pela variação da entropia entre os estados 1 e 2.
Com relação à turbina, teremos que:
Desta maneira, a temperatura na saída da turbina e o trabalho, por ela realizado, serão dados por:
Como parte deste trabalho é utilizado pelo compressor, o trabalho mecânico líquido disponível para geração será de:
O ciclo se completa com o resfriamento dos gases de escape da turbina na atmosfera. Neste caso, podemos escrever que:
Finalmente, podemos determinar o rendimento térmico do sistema. Para isso, necessitamos calcular a quantidade de calor injetado na turbina. Considerando o sistema ideal, teremos que:
O rendimento térmico será dado por:
Este mesmo valor é obtido pela formula de rendimento da turbina apresentado anterormente.