Ciclo de joule brayton

Ciclo de Joule Brayton

- fluído de trabalho: ar

Ciclo Aberto

Ciclo Fechado

- 2 isobáricas (permutadores de calor) e 2 adiabáticas reversíveis (turbina e compressor) qA = 2q3 = (h3-h2) = cp(T3-T2) wT = 3w4 = (h4-h3) = cp(T4-T3) qB = 4q1 = (h1-h4) = cp(T1-T4) wC = 1w2 = (h2-h1) = cp(T2-T1) Rendimento Termodinâmico: - Ƞ=-WcicloQA=1-T4-T1T3-T2=1-T1(T4T1-1)T2(T3T2-1) - T2T1=(p2p1)γ-1γ - T4T3=(p4p3)γ-1γ

Razão de pressões “rp”: rp=p2p1= p3p4 Ƞ=1-1rp γ-1γ Valor máximo de rp: Uma vez fixa a temperatura máxima e mínima, será aquela que, após uma compressão isentrópica (1”-2”) se atinja a temperatura máxima, T3”. rp.max=p2maxp1=limT2→T3(T2T1)γγ-1 rp.max=(T3T1)γγ-1 1<rp<(T3T1)γγ-1 Ƞ(rp=rp.max)=1-T1T3 O w do ciclo é nulo quando: rp=1 e rp= rp.max Valor de rp que maximiza o trabalho do ciclo: Wciclo=cpT2-T1+cpT4-T3=1-T3T1rpγ-1γcpT4-T3==cpT3rp-γ-1γ-T3-T1+T1rpγ-1γ Wciclo=f(T3,T1, rp)

Fixos T3 e T1,Wmax.ciclo:∂Wciclo∂rp=0 0=cp-γ-1γT3rp-2γ-1γ+ γ-1γT1rp-1γ rp=rp.max Razão de trabalho: rw=wciclowexp=T4-T3+(T2-T1)(T4-T3)=1-T2-T1(T3-T4)=1-T1T3rpγ-1γ As curvas do rendimento e da razão de trabalho são o inverso uma da outra. Assim, quando o rendimento é elevado, a razão de trabalho é baixa e vice-versa. Solução: valores de razão de pressão intermédios que sejam um compromisso entre rendimento e razão de trabalho. Valores favoráveis do ceg encontram-se na zona de rw onde é possível o compromisso entre Ƞ e rw.

Ciclo de Joule Brayton com regeneração

Para que seja possível a regeneração: T4>T2 Valor de rp para o qual T4=T2: T2T1=rpγ-1γ ; T4T3=1rpγ-1γ ; T2=T4 rp=(T3T1)γ2(γ-1)=rp.max Então, para que haja regeneração: 1<rp<rp.max Com a regeneração, a rp e o ceg mantem-se inalterados. O Ƞ vem aumentando, já que qA diminui: qA=(T3-T2,)<(T3-T2) Ƞ=-WliqqA=-T4-T3+(T2-T1)(T3-T2,) Ƞ=1-T1T3rpγ-1γ=rw -Quando