EXERCICIOS – CICLO BRAYTON
1. Ar entra no compressor de um ciclo Brayton ideal, a 100 kPa e 15°C. A pressão na seção de descarga
do compressor é de 1 Mpa e a temperatura máxima no ciclo é 1100ºC. Determine: a) a pressão e a
temperatura em cada ponto do ciclo; b) o trabalho no compressor, na turbina e o rendimento do ciclo.
Resp. a) Pressões: 1=100 kPa; 2 = 1000 kPa; 3 – 1000 kPa; 4 – 100 kPa; Temperaturas: 1 = 288 K; 2 =
556,4 K; 3 – 1373 K; 4 - 710,7 K; b) 269,3 kJ/kg; 664,72 kJ/kg; 48,24%
2. Considere uma turbina a gás em que o ar entra no compressor nas mesmas condições do exemplo
anterior. Admita que as eficiências do compressor e da turbina são, respectivamente, iguais a 80% e 85%.
Sabendo que a perda de carga no escoamento de ar entre o compressor e a turbina é de 15 kPa, determine
o trabalho no compressor, na turbina e o rendimento do ciclo. Resp: 336,9 kJ/kg; 563 kJ/kg; 27,5%
3. A figura abaixo mostra uma turbina a gás que opera com ar e que apresenta duas turbinas ideais. A
primeira aciona um compressor ideal e a segunda produz potência líquida do arranjo. O compressor é
alimentado com ar a 290 K e 100 kPa e a pressão na seção de saída do compressor é igual a 450 kPa.
Uma fração, x, da vazão de ar comprimido é desviado da câmara de combustão e, neste equipamento são
transferidos 1200 kJ/kg de ar que escoa na câmara. Estes dois escoamentos são misturados e enviados
para a primeira turbina. Sabendo que a pressão na seção de exaustão da segunda turbina é de 100 kPa e
que a temperatura do ar na seção de alimentação da primeira turbina é de 1000 K, determine x, a
temperatura e a pressão na seção de descarga da primeira turbina, o trabalho especifico produzido na
segunda turbina e a eficiência do ciclo. (0,307; 285 kPa; 290, kJ/kg; 0,242)
4. Considere o ciclo combinado mostrado na figura abaixo. A razão de pressão no ciclo
Brayton é de 10 e a máxima temperatura no ciclo é de 1250ºC. Após a turbina a gás o ar entra
num trocador de calor para transferir calor para um fluxo de água líquida comprimida (ponto 6)
e produzir vapor superaquecido (ponto 7). Considerando que a pressão do vapor na caldeira de
recuperação é de 10 MPa, no condensador de 10 kPa, a temperatura máxima do vapor de 500ºC
e a temperatura do ar que deixa a caldeira de recuperação de 95ºC, a pressão no ponto 4 é 10
kPa maior que a atmosférica, determine a potência líquida produzida e a eficiência do ciclo para
1 kg/s de ar na turbina a gás. (616 kW; 0,6467)