edutecnica

Ciclo Brayton : esercizi risolti

Esercizio 1
Calcolare il rendimento di un ciclo Brayton chiuso con rapporto di compressione λ=4 ipotizzando che venga usato come fluido di lavoro:
1) aria k=1,4
2) elio k=1,667
3) propano k=1,126    
   
[ η=0,327  |   η=0,425 |  η=0,143   ]     
Esercizio 2
In un ciclo Brayton ideale, l'aria entra nel compressore a pressione atmosferica e alla temperatura T1=300K.

Il rapporto di compressione è λ=6 mentre la temperatura massima T3=1200K. Calcolare:
1) la pressione e temperatura in tutti i punti del ciclo
2) il lavoro del compressore e della turbina.
3) il rendimento del ciclo.      
   
[ η=0,4  ]     
Esercizio 3
In un ciclo Brayton, l'aria entra nel compressore a pressione atmosferica e alla temperatura T1=300K, il rapporto di compressione λ=6 mentre la temperatura massima T3=1200K.

Conoscendo la caduta di pressione Δp=20kPa tra compressore e turbina, e i rendimenti ηc=0,65 del compressore ed ηt=0,8 della turbina; determina:
1)  i quattro punti del ciclo
2) il lavoro del compressore e della turbina
3) il calore somministrato ed il rendimento .
     
[ η=0,12   |   qs=604 kJ/kg  ]       
Esercizio 4
Un turbomotore a gas opera secondo un ciclo semplice di Brayton-Joule tra la temperatura T1=27C all'aspirazione del compressore e la temperatura T3=770C all'ingresso della turbina.
Sia λ=11 il rapporto delle pressioni.
Nell'ipotesi che siano trascurabili le variazioni delle portate e delle propriet del fluido dovute all'immissione di combustibile e che il fluido evolvente si possa considerare un gas ideale con cp=1,005 kJ/kgK e k=1,4 (aria standard) valutare:
1) il lavoro specifico netto ed il rendimento termico del ciclo nel caso di trasformazioni tutte internamente reversibili (ciclo ideale);
2) gli stessi valori del lavoro specifico e del rendimento termico nel caso si abbiano dei rendimenti del compressore e della turbina ηct=0,9.
     
Esercizio 5
In un ciclo ideale semplice di Brayton-Joule tra le temperature T1=288K minima e T3=1170°K; l'aria entra nel compressore alla pressione di p1=100 kPa ed esce dallo stesso compressore alla pressione p2=500 kPa.
Calcola il rapporto di compressione, il lavoro del compressore, il lavoro della turbina, il lavoro del ciclo e il rendimento termico.
     



edutecnica