Termodinâmica - Exercícios Resolvidos de Turbocompressor e Ciclo Combinado Gás-Vapor

Questão 1 Considere o turbocompressor de um motor a combustão interna figura 1 onde os gases de exaustão entram na turbina a 450ºC a uma vazão de 002 kgs e saem a 400ºC O ar entra no compressor a 70ºC e 95 kPa e sai a uma vazão de 0018 kgs a 135 kPa A eficiência mecânica entre a turbina e o compressor é de 95 Usando as propriedades do ar para os gases de exaustão determine a temperatura de saída no compressor e a irreversibilidade no compressor Figura 1 Ar 70ºC 95 kPa 0018 kgs 400ºC Turbina Compressor Gás de exaustão 450ºC 135 kPa 002 kgs Questão 2 Em processos industriais é comum encontrar sistemas integrados compartilhando energias Figura 2 Num destes sistemas têmse um ciclo a gás ar e outro a vapor água produzindo uma potência nominal de 1 MW No conjunto a gás na entrada da turbina se encontra a 2 MPa e 1100 ºC saindo da mesma a 370 ºC e por fim passa pelo trocador de calor deixandoo a 77 ºC O ciclo a vapor passa pelo trocador a 700 kPa recebendo 378 kJkg no processo Na saída da turbina está a 20 kPa com uma entropia específica de 78732 kJkgK Sabese que pela presença de perdas no processo há uma variação de entropia na turbina de 06917 kJkgK Considerandose as propriedades do ar de Cp 10065 kJkgK e R 0287 kJkgK determine as vazões em massa de ar e de vapor a eficiência isoentrópica na turbina a vapor e a temperatura no ponto 4 Figura 2 Turbina a gás Trocador de calor Turbina a vapor Calor especifico a pressão constante de vários gases ideais em função da temperatura Cp0 C0 C1θ C2θ2 C3θ3 kJkg K θ T Kelvin1000 Gás R kJkg K Fórmula C0 C1 C2 C3 Intervalo K Ar 0287 105 0365 085 039 50 1200