Ciclo de Brayton

Ciclo Brayton
• Outro ciclo de ar frio
• Utilizado em modelos de turbojatos.

Ciclo Brayton

Proposto por George Brayton em 1870!

http://www.pwc.ca/en_markets/demonstration.html

Outras aplicações do ciclo Brayton
• Geração de potência elétrica: o uso de turbinas a gás é muito eficiente
• Engenharia naval (grandes embarcações)

Ciclo padrão a ar
• Modelo simplificado para análise
• Assume que fluido de trabalho passa por ciclo termodinâmico • Evita-se complexidade da combustão

Ciclo padrão a ar
• Características:
– Ar é fluido de trabalho para todo o ciclo
• Considerado gás ideal

– Não há entrada e saída de ar
• Ar segue circuito fechado

– Combustão é substituída por aquecimento proveniente de fonte externa
– Exaustão do ar é substituída por um resfriamento rápido
– Todos os processos são internamente reverssíveis
– Calor especif. Ar = cte

Um ciclo aberto com turbina a gás

Um ciclo fechado com turbina a gás

Ciclo Brayton
• Modelo para aplicações de turbinas a gás • 4 processos internamente reversíveis:
– Compressão isentrópica
– Adição de calor a pressão constante
– Expansão isentrópica
– Rejeição de calor a pressão constante

Diagramas P-v e T-s para um ciclo Brayton ideal

Diagrama T-s para o cilo ideal de um turbojato

Ciclo Brayton
• 1 a 2 compressão isentrópica em um compressor • 2 a 3 adição de calor a pressão constante
• 3 a 4 expansão isentrópica em uma turbina
• 4 a 1 rejeição de calor a pressão constante

Diagramas P-v e T-s para um ciclo Brayton ideal

Ciclo Brayton
• O ciclo Brayton opera entre 2 linhas de pressão constante (isobáricas), logo a razão das pressões é importante • A razão das pressões não é a taxa de compressão
• Diferente de motores alternativos:
– O Ar não permanece no mesmo lugar
• O Ar circula
– Ao se analisar cada componente => volume de controle Processos
• Para análise “Ar Frio” e considerando ∆KE=∆PE=0
W comp 1W 2
=
= ∆ h=c p (T 1