Trabalho de Termodinâmica 2

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA FONSECA CEFETRJ CAMPUS MARACANÃ COORDENAÇÃO DO CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA CCGMEC GMEC7203 TERMODINÂMICA II P1 29042024 PROFESSOR THIAGO MACEDO ALUNO 1 05 Em uma dada latitude o magma existe há vários quilômetros abaixo da crosta terrestre a uma temperatura de 1100 enquanto a temperatura média da atmosfera próxima à superfície da Terra é de aproximadamente 15 Determine a eficiência térmica máxima para qualquer ciclo de potência operando entre um reservatório quente e um frio nestas temperaturas 2 Um ciclo de potência recebe 1000 𝐵𝑡𝑢 105506 𝑘𝐽 por transferência de calor de um reservatório a 1000 5378 e descarta energia por transferência de calor para um reservatório a 300 1489 A eficiência térmica do ciclo é 75 daquela observada para um ciclo reversível de potência operando entre as mesmas temperaturas a 15 Para o ciclo real determine a eficiência térmica e a quantidade de energia descartada no reservatório frio em 𝐵𝑡𝑢 b 05 Repita os seus cálculos para o ciclo reversível de potência 3 A potência no eixo do motor de um automóvel é 136 𝐻𝑃 e a eficiência térmica do motor é igual a 30 Sabendo que a queima do combustível fornece 35000 𝑘𝐽 𝑘𝑔 ao motor determine a 05 a taxa de transferência de calor para o ambiente em 𝑘𝑊 e b 15 a vazão mássica de combustível consumido em 𝑘𝑔 𝑠 Dado 07355 𝑘𝑊 𝐻𝑃 Ver figura 1 Figura 1 A figura 1 mostra as principais rejeições de energia no ambiente detectadas no motor quais sejam por meio da transferência de calor no radiador em que o fluido arrefecedor é resfriado pelo ar atmosférico por transferência de calor do sistema de exaustão e por meio do escoamento dos gases de combustão quentes para o ambiente 4 25 Uma máquina térmica que opera no ciclo de Carnot figura 2 utiliza energia solar como a fonte de fornecimento de calor a alta temperatura A irradiação solar média ao longo do dia tem um valor de 051 𝑘𝑊 𝑚2 Isso fornece energia para o ciclo a uma temperatura uniforme de 177 e o ciclo rejeita calor para o ambiente a uma temperatura de 27 A máquina térmica produz 2000 𝑘𝑊 de potência Determine a área mínima necessária para essa produção de potência 𝑚2 Figura 2 5 30 Em regime permanente um ciclo de refrigeração operado por um motor elétrico mantém o interior de um edifício a 𝑇𝐶 20 enquanto a temperatura exterior é 𝑇𝐻 35 A taxa de transferência de calor para o prédio através das paredes e do teto é dada pela expressão 𝑅𝑇𝐻 𝑇𝐶 em que 𝑅 é uma constante em 𝑘𝑊 𝐾 O coeficiente de desempenho do ciclo é 20 daquele referente a um ciclo de refrigeração reversível operando entre dois reservatórios térmicos com as mesmas temperaturas 𝑇𝐻 e 𝑇𝐶 a 15 Se o motor fornece uma potência de 3 𝑘𝑊 determine o valor da constante 𝑅 b 15 Se 𝑅 for reduzido a 5 determine a potência que o motor deveria fornecer em 𝑘𝑊 assumindo que os demais parâmetros permaneçam sem alterações 𝑊 𝑙𝑖𝑞 2000 𝑘𝑊 177 Coletor Irradiação solar 051 𝑘𝑊 𝑚2 27 𝑄𝐶 𝑄𝐻 1 ηcarnot 1 TfTg 1 27345273450 ηcarnot 1 2881323 η 79 2 η 34 1 4985 273 5235 273 η 34 1 4209 8102 η 34 48 η 36 a η 36 F 1 η Q 064 105506 kJ 67523 kJ b η 48 F 1 η Q 052 105506 kJ 54863 kJ 3 P 136 HP η 30 07355 kWHP combustional 35000 kJ kg a P 3η 1 P13 1 7P3 31733 HP Q 07355 31733 23339 kW b ṁ Qin Energia Esp 3333 kJs 35000 kJkg ṁ 000952 Kg s 4 I 051 kWm2 Tg 177C 450 K Tf 27C 300K P 2000 kW η 1 300450 1 23 333 A P 2000 kW A 1176470 m2 η I 0333 051 5 COP 20 Tf 20C 293K Tc 35C 303K COP Tf 293 1953 COPreal 02 1953 39 Tq Tf 15 a 39 R ΔT 31 11718 R 15 R 0781 kW K b COPreal P ΔT P 39 005 0781 15 P 015 kW