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10.64 Um motor a gasolina de quatro tempos apresenta relação de compressão 
igual a 10:1. O motor tem deslocamento total igual a 3 L; a temperatura e a 
pressão do ar, antes da compressão, são iguais a 290 K e 75 kPa. Sabendo que 
o motor trabalha a 1800 RPM e que a pressão média efetiva é 600 kPa, 
determine a eficiência do ciclo e a potência produzida nesse motor. 
 
10.66 O ar de admissão em um motor a gasolina entra com pressão de 95 kPa 
e temperatura de 300 K. Esse ar, então, passa por um compressor volumétrico 
com razão de compressão 10:1. No processo de combustão, é liberada energia 
de 1300 kJ/kg. Determine a temperatura e a pressão após a combustão, 
utilizando as propriedades do ar frio. 
 
10.72 Um motor a gasolina possui relação de compressão de 8:1, e antes da 
compressão admite ar a 280 K e 85 kPa. O processo de combustão gera uma 
pressão máxima de 5500 kPa. Determine a temperatura máxima no ciclo, a 
energia introduzida pelo processo de combustão e a temperatura de exaustão. 
Admita que as propriedades do ar sejam iguais aquelas do ar frio. 
 
10.75 Um motor a gasolina é alimentado com ar a 290 K e 90 kPa. O processo 
de combustão no ciclo pode ser considerado como uma adição de 1000 kJ/kg de 
ar e a temperatura do ar imediatamente após essa adição de calor é igual a 2050 
K. Utilize as propriedades do ar a 300 K para determinar a relação de 
compressão do motor, o trabalho específico de compressão e a pressão máxima 
no ciclo. 
 
10.94 Um motor a diesel com seis cilindros utiliza pistões com diâmetros iguais 
a 100 mm. 0 curso dos pistões é 110 mm e a relação de compressão desse 
motor é 19:1. Normal- mente, o motor opera a 2000 RPM. Sabendo que a 
pressão média efetiva do motor é igual a 1400 kPa, determine a potência desse 
motor. Observe que cada ciclo é composto por duas rotações do motor. 
 
Analisando uma Turbina a Gás Regenerativa com Inter-resfriamento e 
Reaquecimento (Resolvido Shapiro) 
 
Uma turbina a gás regenerativa com inter-resfriamento e reaquecimento opera 
em regime permanente. Entra ar no compressor a 100 kPa, 300 K, com uma 
vazão em massa de 5,807 kg/s. A relação de pressão através do compressor de 
dois estágios é 10. A relação de pressão através da turbina de dois estágios 
também é 10. O inter-resfriador e o reaquecedor ambos, a 300 kPa. A 
temperatura na entrada dos estágios da turbina é 1400 K. A temperatura na 
entrada do segundo estágio do compressor é 300 K. A eficiência isentrópica de 
cada estágio do compressor e da turbina é 80%. A eficiência do regenerador é 
80%. Determine (a) a eficiência térmica, (b) a razão de trabalho reverso, (c) a 
potência líquida produzida, em kW. 
9.62 (Shapiro) Entra ar no compressor de um ciclo de ar-padrão frio Brayton 
com regeneração a 100 kPa, 300 K e com uma vazão mássica de ar de 6 Kg/s. 
A relação de pressão no compressor é 10 e a temperatura de entrada na turbina 
é 1400 K. Tanto a turbina como o compressor têm eficiência isentrópica de e a 
eficiência do regenerador é de 80%. 
 
Para k = 1,4, Calcule: 
(a) a eficiência térmica do ciclo. 
(b) a razão de trabalho reverso. 
(c) a potência líquida desenvolvida, em kW. 
(d) a taxa de destruição de exergia no regenerador, em kW, para To = 300 K. 
 
9.72 (Shapiro) Ar entra no compressor de um ciclo de ar-padrão frio Brayton 
com regeneração e reaquecimento a 100 kPa, 300 K e com uma vazão mássica 
de ar de 6 Kg/s. A relação de pressão do compressor é 10 e a temperatura 
de entrada para cada estágio da turbina é 1400 K. A relação de pressão em cada 
estágio da turbina se mantém constante. Tanto os estágios da turbina como o 
compressor têm eficiência isentrópica de 80% e a eficiência do regenerador é 
80%. 
 
Para k = 1,4, calcule: 
(a) a eficiência térmica do ciclo. 
(b) a razão de trabalho reverso. 
(c) a potência líquida desenvolvida, em kW. 
(d) a taxa de destruição de exergia no compressor em cada estágio da turbina 
bem como no regenerador, em kW, para To 300 K. 
 
9.74 (Shapiro) Um compressor de duplo estágio opera em regime permanente 
comprimindo 10 m³/min de ar de 100 kPa e 300 K até 1200 kPa. Um inter-
resfriador entre os dois estágios resfria o ar para 300 K a uma pressão constante 
de 350 kPa. Os processos de compressão são isentrópicos. Calcule a potência 
necessária para o acionamento do compressor, em kW, e compare o resultado 
com a potência necessária para uma compressão isentrópica do mesmo estado 
inicial até a mesma pressão final. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9.80 (Shapiro) Um ciclo Brayton de ar-padrão com regeneração que em regime 
permanente com inter-resfriamento e reaquecimento produz 10 MW de potência. 
Os dados operacionais são fornecidos em seus estados principais no ciclo, na 
tabela a seguir. Os estados estão numerados, conforme a Fig. 9.19. 
 
Esboce o diagrama T-s para o ciclo e determine: 
(a) a vazão mássica de ar, em kg/s. 
(b) a taxa de transferência de calor, em kW, para o fluido de trabalho que passa 
por cada combustor. 
(c) a eficiência térmica do ciclo. 
 
 
 
9.81 (Shapiro) Ar entra no compressor de um ciclo Brayton de ar-padrão frio 
com regeneração, inter-resfriamento e reaquecimento a 100 kPa, 300 K, com 
uma vazão mássica de 6 kg/s. A razão de pressão do compressor é 10, e as 
razões de pressão são as mesmas em cada estágio do compressor. Tanto o 
inter-resfriador como o reaquecedor operam à mesma pressão. 
A temperatura na entrada do segundo estágio do compressor é 300 k e a 
temperatura de entrada para cada estágio da turbina é de 1400 K. Tanto os 
estágios do compressor como os da turbina têm eficiência isentrópica de 80% e 
a efetividade do regenerador é de 80%. 
 
Para k = 1,4; calcule: 
(a) a eficiência térmica do ciclo. 
(b) a razão de trabalho reverso. 
(c) a potência líquida desenvolvida, em kW. 
(d) a taxa de destruição de exergia nos estágios do compressor e da turbina, 
assim como no regenerador, em kW, para To = 300 K. 
 
EXEMPLO 9-8 (Çengel) Uma turbina a gás com reaquecimento e resfriamento 
intermediário 
 
Um ciclo de turbina a gás ideal com dois estágios de compressão e dois estágios 
de expansão tem uma razão de pressão global igual a 8. O ar entra em cada 
estágio do compressor a 300 K e em cada estágio da turbina a 1.300 K. 
Determine a razão de consumo de trabalho e a eficiência térmica desse ciclo de 
turbina a gás, considerando: 
 
(a) nenhum regenerador 
(b) um regenerador ideal com efetividade de 100%. 
9-94 (Çengel) Considere um ciclo Brayton simples que utiliza ar como fluido de 
trabalho, tem uma ramo de pressão igual a 12, uma temperatura máxima de ciclo 
de 600 ºC e opera na admissão do compressor a 90 kPa e 15 ºC. O que terá o 
maior impacto na razão de consumo de trabalho: uma eficiência isentrópica do 
compressor correspondente a 90% ou uma eficiência isentrópica da turbina igual 
a 90%? Considere calores específicos constantes à temperatura ambiente. 
 
 
 
9-153 (Çengel) Repita o Prob. 9-94, usando análise de exergia.