Análise Computacional de Ciclo Brayton Ideal

Universidade de Brasília (UnB) Disciplina: Termodinâmica 1 Autor: João Pedro Avelino Lemos Fernandes

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1. Introdução

Este projeto consiste em uma ferramenta computacional desenvolvida em Python para a análise de um Ciclo Brayton ideal. O objetivo é aplicar os conceitos da Termodinâmica na criação de um programa capaz de consultar as propriedades termodinâmicas do Ar (tratado como gás ideal) e, a partir disso, resolver numericamente um Ciclo Brayton complexo, com regeneração, reaquecimento e intercooler.

Para facilitar a utilização, foi desenvolvida uma interface gráfica web utilizando o micro-framework Flask. Esta interface proporciona uma experiência de usuário interativa, permitindo a inserção de dados de entrada do ciclo e a visualização clara dos resultados de desempenho, como trabalho líquido e eficiência térmica.

2. Funcionalidades

• Cálculo das propriedades termodinâmicas (Temperatura, Pressão, Entalpia, etc.) para todos os 10 estados do ciclo.
• Cálculo do desempenho do ciclo, incluindo Trabalho dos Compressores, Trabalho das Turbinas, Calor Adicionado, Trabalho Líquido e Eficiência Térmica.
• Interface web interativa para inserção de dados e visualização dos resultados.

3. Requisitos do Sistema

Para executar este projeto, é necessário ter instalado:

• Python (versão 3.6 ou superior)
• Gerenciador de pacotes pip (geralmente instalado junto com o Python)

4. Guia de Instalação

Siga os passos abaixo para configurar o ambiente e rodar a aplicação.

Passo 1: Obtenha o Código Faça o download dos arquivos do projeto e extraia-os em uma pasta de sua preferência no computador.

Passo 2: Crie o Arquivo de Dependências (Se não existir) Para facilitar a instalação das bibliotecas necessárias, um arquivo requirements.txt é utilizado. Para gerá-lo, abra um termina na pasta do projeto e execute:

pip freeze > requirements.txt

Passo 3: Instale as Bibliotecas Com o arquivo requirements.txt na pasta, execute o seguinte comando no terminal para instalar todas as dependências de uma só vez:

pip install -r requirements.txt

Este comando instalará o Flask, numpy, scipy e outras bibliotecas necessárias.

5. Como Usar a Aplicação

Passo 1: Inicie o Servidor:

Com o terminal aberto na pasta do projeto, execute o seguinte comando:

python app.py

O terminal exibirá uma mensagem indicando que o servidor está rodando, algo como * Running on http://127.0.0.1:5000. Não feche esta janela do terminal.

Passo 2: Acesse a Interface no Navegador:

Abra seu navegador de internet (Chrome, Firefox, etc.) e acesse o seguinte endereço:

http://127.0.0.1:5000

Passo 3: Insira os Dados e Calcule: A página exibirá o formulário "Dados de Entrada":

• Temperatura T1 [K]: Temperatura do ar na entrada do primeiro compressor.
• Pressão P1 [kPa]: Pressão do ar na entrada do primeiro compressor.
• Pressão P2 [kPa]: Pressão do ar na saída do primeiro compressor.
• Temperatura Máxima T6 [K]: Temperatura máxima do ciclo, na entrada da primeira turbina.

Preencha os campos com os valores desejados e clique no botão "Calcular".

Passo 4: Analise os Resultados A mesma página será recarregada, agora exibindo as seções "Resultados da Análise" e "Propriedades nos Estados" com todos os valores calculados para o ciclo.

6. Considerações e Limitações

A análise realizada por esta ferramenta baseia-se em um modelo de ciclo ideal. As seguintes suposições são aplicadas:

• Os processos de compressão (1-2 e 3-4) e expansão (6-7 e 8-9) são isentrópicos.
• Não há perdas de pressão nos trocadores de calor (intercooler, regenerador, câmara de combustão, reaquecedor).
• O regenerador possui efetividade de 100% (ideal), ou seja, a temperatura do ar na saída do lado frio é igual à temperatura dos gases na entrada do lado quente ($T_5 = T_9$).
• O ar é tratado como um gás ideal com calores específicos variáveis, com base nas tabelas fornecidas.