Prova Termodinamica II - Ciclos Termicos e Leis da Termodinamica

I PROVA TERMODINÂMICA II 01 Utilizando o conhecimento de ciclos térmicos e as teorias das leis da termodinâmica marque a alternativa correta Obs Justifique os itens para que tenha o valor da questão V A energia é um termo referente ao maior trabalho teórico relacionado ao ambiente em que o sistema está operando No meio real a maior eficiência está relacionada aos termos das condições normais de temperatura e pressão CNTP na fonte de descarte energético isto é o sumidouro V O ciclo térmico que possui a melhor eficiência independente das condições de trabalho é o ciclo de Carnot seguida do ciclo de Rankine F O ciclo de Rankine trabalha a pressão constante e está no estado de saturação Este ciclo é um ciclo isotérmico e assemelha ao ciclo real para estudo por possui no estado de compressão fluido no estado líquido diferente do Carnot que está no estado de mistura R Este ciclo não é isotérmico F O ciclo de Rankine de reaquecimento possui uma melhora na eficiência pois retiramos os problemas encontrados nos ciclos térmicos como entrada do compressor e saída da turbina e melhoramos o processo R A afirmação é falsa porque apresenta uma descrição errônea do ciclo de Rankine misturando conceitos de outros ciclos e não refletindo com precisão os mecanismos de aumento de eficiência associados ao reaquecimento F O ciclo de Rankine regenerativo é um ciclo que assemelha ao de Carnot por estar trabalhando com um processo de reaproveitamento energético Isto diminui as perdas e consequentemente melhora a eficiência térmica podendo assim comparar com um sistema a temperatura constante nesse processo é possível observar que energia envolvida no trabalho de expansão menos o de compressão é semelhante ao calor da fonte quente menos o da fonte fria sendo nomeado assim de trabalho líquido R O clico de Carnot é ideal e isentrópico diferente do ciclo de Rankine além do mais a eficiência do Carnot será maior já que é um ciclo ideal 02 O clico de Rankine demonstrado na figura abaixo é referente a um clico regenerativo Neste sistema temos um desvio de uma porcentagem do fluido de trabalho para um regenerador que aproveita o calor do fluido desviado na tentativa de minimizar o gasto e melhorar o sistema Considerando que o fluido de trabalho possui uma vazão de 35 kgs e que a pressão e a temperatura de saída da caldeira é a mesma que de entrada na turbina 6 Mpa e 400º C e no meio do processo ocorre um desvio de Me a uma pressão de 500 KPa para o processo de aquecimento no trocador O restante do fluido continua o processo na turbina e sofre a descarga no fim da turbina a uma pressão de 100 KPa Após o uso o vapor retorna ao estado líquido saturado e reinicia o ciclo novamente Assumindo que é um processo ideal analise as alternativas abaixo e responda em verdadeiro V ou falso F justificando os itens no verso da folha para que tenha valor Dado Turbina HP Turbina de alta pressão Turbina LP Turbina de baixa pressão FWH Aquecedortrocador de calormisturador V A entalpia do ponto 3 é referente ao processo de transferência de calor da parcela de fluido desviando do ponto 6 com o fluido comprimido do ponto 2 Esta energia para que seja igual ao ponto 3 estado de líquido saturado a 500 KPa a soma da entalpia do ponto 6 com o ponto 2 tem que ser igual a h3 yh6 9 1Yh2 onde y é a porcentagem de extração que é dado por y m6m que é uma grandeza adimensional V O ponto 7 é referente ao fluido na saída da turbina de baixa pressão Neste ponto a massa que sai é referente a parte da vazão total Esta quantidade é dada por m7 1 ym5 onde m5 m 25kgs F Em um ciclo regenerativo é observado os quatro processos sendo dois de trocas térmicas de calor e dois de trabalho No entanto um ciclo regenerativo não pode ser considerado um ciclo reversível pois nesse ciclo a temperatura da fonte quente não é constante como mostra o gráfico acima Além do mais o sistema possui um desvio do fluido o que impede de manter o ciclo internamente reversível não tendo uma entropia constante R A temperatura tem variação não é isotérmica Há alta pressão e baixa pressão logo não é constante F A potência da turbina é dada pela equação Wt h5 h6m5y h6 h71 Ym onde y é a porcentagem de extração y m6m e possui o valor de aproximadamente 251 Kg A unidade do trabalho usando a equação é dado por kj R A entrada do compressor não vai interferir na melhoria da eficiência F A entalpia e a entropia especifica no ponto 5 está no superaquecimento e vale respectivamente 65407 kjkgk e 331772 kjkg Assim podemos dizer que no ponto 7 a entropia especifica possui o mesmo valor que o do ponto 5 Isso pode ser observado R O ciclo de Carnot é ideal e isentrópico diferente do de Rankine Além do mais a eficiência com Carnot será maior já que é um ciclo ideal 03 Considere um ciclo de reaquecimento que utiliza 20 kg de água como fluido de trabalho Esse fluido deixa a caldeira e entra na turbina 1 a p3 4 Mpa e T3 400 ºC sofre a descompressão na turbina de alta pressão até uma pressão de p4 400 KPa Em seguida sofre reaquecimento até a mesma temperatura de T3 e ocorre a segunda descompressão até a pressão p6 01 Mpa Para finalizar o ciclo o fluido perde calor para o meio até chegar à temperatura de T1 90 º C seguida da compressão até a pressão de 40 Mpa Assumindo que é um sistema de Rankine de reaquecimento ideal análise e encontre o que se pede A Qual o valor do calor absorvido liberado e do trabalho líquido em KJ coloque duas casas decimais de precisão B Qual o rendimento em porcentagem coloque duas casas decimais de precisão Dado cp agua 4184 kjkgk