Análise do Ciclo Brayton Regenerativo

Ciclo Brayton Regenerativo Prof Me André Chiconi Rialto Ciclo Brayton Regenerativo Fisicamente esse ciclo pode ser representado pelos equipamentos a seguir Ciclo Brayton Regenerativo O ciclo Brayton Regenerativo possui 6 etapas 12 Ocorre uma compressão isentrópica do ar 2x Ocorre fornecimento regenerativo de calor para o ciclo x3 Ocorre o fornecimento de calor isobárico para o gás Ciclo Brayton Regenerativo O ciclo Brayton Regenerativo possui 6 etapas 34 Ocorre uma expansão isentrópica do ar 4y Ocorre a rejeitção regenerativo de calor do ciclo y1 Ocorre a rejeição de calor isobárica para o ambiente Os diagramas Ts e Pv estão mostrados a seguir Ciclo Brayton Regenerativo Análise do Ciclo Brayton Regenerativo Aplicando as leis da termodinâmica em cada uma das etapas do ciclos e desprezando as perdas de energia por atrito e as energias potenciais e cinéticas é possível obter o trabalho e o calor em cada uma das etapas Análise do Ciclo Brayton Regenerativo Para cada processo 𝑊12 𝑚 ℎ2 ℎ1 𝑄2𝑥 𝑚 ℎ𝑥 ℎ2 𝑄𝑥3 𝑚 ℎ3 ℎ𝑥 Análise do Ciclo Brayton Regenerativo Para cada processo 𝑊34 𝑚 ℎ3 ℎ4 𝑄4𝑦 𝑚 ℎ4 ℎ𝑦 𝑄𝑦1 𝑚 ℎ𝑦 ℎ1 Análise do Ciclo Brayton Regenerativo O trabalho liquido do ciclo pela conservação de energia deve ser igual à diferença de calor que entra pela que sai então 𝑊𝑙𝑖𝑞 𝑄23 𝑄41 𝑊34 𝑊12 Análise do Ciclo Brayton Regenerativo O rendimento ou eficiência do ciclo é dado por η 𝑊𝑙𝑖𝑞 𝑄3𝑥 Análise do Ciclo Brayton Regenerativo Para o regenerador 𝑞𝑟𝑒𝑔 𝑚𝑐𝑝 ℎ𝑥 ℎ2 ℎ4 ℎ𝑦 O rendimento ou eficiência do regenerador é dado por η𝑟𝑒𝑔 ℎ𝑥 ℎ2 ℎ4 ℎ2 Análise do Ciclo Brayton Regenerativo Para auxiliar na solução de um ciclo definese a variável rp como sendo a razão de pressão entre o ponto 2 e 1 𝑟𝑝 𝑃2 𝑃1 𝑃3 𝑃4 Análise do Ciclo Brayton Regenerativo Por fim das relações termodinâmicas para o ar padrão ideal com calor específico constante 𝑇2 𝑇1 𝑃2 𝑃1 𝑘1 𝑘 𝑇3 𝑇4 𝑃3 𝑃4 𝑘1 𝑘 Análise do Ciclo Brayton Regenerativo Para obter as pressões temse as relações 𝑃𝑖𝑉𝑖 𝑇𝑖 𝑃𝑓𝑉𝑓 𝑇𝑓 Onde i é um estado inicial e f é um estado final Exemplo 1 Ar entra no compressor de um ciclo de arpadrão ideal Brayton a 1000kPa 3000K com uma vazão volumétrica de 50m³s A relação de pressão é de 10 A temperatura na entrada da turbina é de 1400K Sabendo que o R do ar é 2870kJkgK Determine para k14 a A temperatura e a pressão máximas que ocorrem durante o ciclo b O trabalho líquido produzido c A eficiência térmica e Exemplo 345 Uma usina a turbina a gás que opera em um ciclo Brayton ideal tem razão de pressão de 8 A temperatura do gás é de 3000K na entrada do compressor e 13000K na entrada da turbina Determine para k14 a A temperatura e a pressão máximas que ocorrem durante o ciclo b O trabalho líquido produzido c A eficiência térmica e Bibliografia MORAN MJ et al Princípios da Termodinâmica para Engenharia ed 7