SISTEMAS TÉRMICOS DE POTÊNCIA

Transcrição

1 SISTEMAS TÉRMICOS DE POTÊNCIA PROF. RAMÓN SILVA Engenharia de Energia Dourados MS - 203

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3 No ciclo regenerativo há a montagem de um trocador de calor entre a saída do compressor e a entrada do combustor para aproveitar a temperatura dos gases de combustão. 3

4 Exercício Para uma turbina de ciclo regenerativo operando segundo as condições abaixo, determinar o consumo específico e a eficiência do ciclo. 4

5 Ambiente Temperatura 288 Pressão 0325 Pa Compressor Razão de compressão 4 Eficiência isoentrópica 85 % Câmara de Combustão Perda de pressão total 2 % PCI do Combustível (querosene) 4 MJ/kg Eficiência de combustão 98 % Turbina Eficiência isoentrópica 87 K Temperatura de entrada na turbina (TIT) máxima 90 K 5

6 Geral Eficiência mecânica do motor 99 % Calor específico a pressão constante parte 004,5 J/kg fria K Calor específico a pressão constante parte 48,9 J/kg quente K Constante do ar 287 J/kg K Razão entre calores específicos - frio,4 Razão entre calores específicos - quente,33 Trocador de Calor Eficiência do trocador 80 % Perda de pressão no lado ar 3 % Perda de pressão no lado gases 4000 Pa 6

7 Compressor Rearranjando as seguintes equações Temos 7 k k P P T T 2 2 ' 2 2' T T T T comp K P P T T k k comp 452,67 4 0, ,4,4 2 2

8 Compressor W O trabalho na turbina requerido para acionar o compressor. comp c p, f.( T2 T ) 004,5.(452,67 288), J / kg Notar que o trabalho foi definido por unidade de vazão mássica. 8

9 A pressão na entrada da turbina é a pressão na saída do compressor descontadas as perdas de pressão no lado ar do trocador de calor e da câmara de combustão. P3 P2.( PTCar Pcc ) ( 0,02 0,03) 3, Pa 9

10 A pressão na entrada da câmara de combustão é: P5 P2.( PTCar ) ( 0,02) 3, Pa 0

11 Considerando-se a expansão total dos gases, a pressão na saída da turbina deve ser a pressão atmosférica acrescida da perda de carga no lado dos gases do trocador. P4 P2 PTCgases , Pa

12 A razão de expansão da turbina é P RE 3 P 4 3,656 2

13 A diferença de temperatura na turbina é definida. T. TIT. RE k q k 3,656,33,33 q turb turb 0, , 2 K 3

14 E o trabalho total da turbina por unidade de vazão de massa é: W turb c p, q.( T3 T4 ) ,2 3, J / kg 4

15 Considerando-se o fluxo de massa constante no ciclo, ou seja considerando-se que o fluxo de ar seja muito maior que o fluxo de combustível calcula-se o trabalho líquido. W liq W turb W comp 3, ,65.0 5, J / kg 5

16 Um número típico de consumo de combustível para uma turbina de MW é 7,3 kg/s. Para encontrar o valor real de consumo de combustível primeiro devemos encontrar o aumento de temperatura na câmara (T3-T5). 6

17 A efetividade do trocador de calor é 80%. tc T T 5 4 T T 2 2 T TIT Tturb ,2 836, 73K 4 T5 tc.( T4 T2 ) T2 0,80.(836,73 452,67) 452,67 759, 96K 7

18 O aumento de temperatura na câmara de combustão é T cc ( TIT T5 ) ,96 340, 05K 8

19 A razão ar/combustível calculada pela Equação 2.22 é: f= 0,0097. sfc f W liq 0, , ,256kg / kw. h 9

20 E a eficiência eng sfc.. PCI , ,344 34,4% 20

21 BIBLIOGRAFIA Barbosa, J MEM 4 Notas de aula Boyce, M. P. Gas turbine engineering handbook Boston Gulf, ; c p. : il. Cohen, H. Rogers, G.F.C. Saravanamuttoo, H.I.H., Gas turbine theory.e, Pearson, 5th Ed