Exercício de Termodinâmica Aplicada, Provas de Engenharia Mecânica

Baixe Exercício de Termodinâmica Aplicada e outras Provas em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA FACULDADE DE ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA P3 - TERMODINÂMICA APLICADA – 0457 06/12/02 Nome: ____________________________________________ Reg._____________ 1a QUESTÃO (3,0 PONTOS): Considere o sistema mostrado na figura ao lado. O volume inicial do ar no interior do conjunto êmbolo-cilindro é de 0,02 m3, neste estado a pressão interna é de 1 bar, suficiente para contrabalançar a pressão atmosférica externa e o peso do êmbolo. A mola toca o êmbolo mas não exerce qualquer força sobre o mesmo nesse estado. O sistema (ar) é então aquecido até que o volume do sistema seja de 0,05 m3. A pressão final do sistema é de 4 bar e, durante o processo a força de mola é proporcional ao deslocamento do êmbolo a partir da posição inicial. Pede-se: a) Mostrar o processo em um diagrama, P – V (1,5) P (bar) 4,0 1,0 0,02 0,05 V(m3) b) Considerando o ar como sistema, calcular o trabalho realizado pelo sistema (1,5) W = área sob a linha do processo no diagrama P x V 2a QUESTÃO ( 4,0 PONTOS) Um motor térmico de Carnot é utilizado para fornecer 100 kW de potência útil. O condensador é resfriado com água disponível a 30 ºC. O rendimento deste motor térmico de Carnot é 47,12%. Pede-se: a) O calor trocado no gerador de vapor e o calor trocado no condensador (1,0) Wutil = QQ – QF F 0 D E QF = QQ – Wutil = 212 – 100 = 112 [kW] b) As pressões de geração de vapor e de condensação (1,0) Por ser ciclo de Carnot, a temperatura de geração de vapor é praticamente igual à temperatura da fonte quente e a de condensação praticamente igual à temperatura da fonte fria. As pressões serão as de saturação nestas temperaturas. Assim: Pger.vapor = 85,81 bar ( Psat a 300ºC) Pcond. = 0,04246 bar ( Psat a 30ºC) Obs.: c)Mostre o ciclo num diagrama temperatura versus entropia específica, indicando os valores das propriedades envolvidas(1,0). Identifique a área correspondente ao calor trocado no gerador de vapor(1,0) t (ºC) Qger.vap / [kg] 85,81 bar 300 1 2 0,04246 bar 30 4 3 3,2534 5,7045 s [kJ/kg.K] 3a QUESTÃO (3,0 PONTOS) Num sistema de geração de energia elétrica a turbina a vapor recebe vapor d´agua a 450ºC e 6,0 MPa. O vapor deixa a turbina com título de 90% e pressão de 0,4bar. A vazão de vapor pela turbina é de 5,0 kg/s. Pede-se: a) qual é a potência fornecida pela turbina ? (1,0) he = 3301,7 [kJ/kg] ; hs = hL + x(hv – hL) = 317,58 +0,9(2636,8-317,58) = 2404,8 kJ/kg W = m (he – hs) = 5 kg/s (3301,76 – 2404,8) kJ/kg = 4.484,8 kW b) este processo pode ser admitido adiabático reversível? Justifique(1,0) se= 6,7192 kJ/kg.K; ss= sL + x(sv – sL) = 1,0259 + 0,9(7,67 – 1,0259) = 7,0056 kJ/kg.K se F 0 B 9 ss F 0 D E não sendo isoentrópico, não é adiabático reversível. c) Mostre o processo num diagrama temperatura versus entropia .(1,0) t (ºC) 450 1 6,0 MPa 275,6 0,4 bar MPa 2 75,87 6,72 7,00 s (kJ/kg.K)