Atividade 2

Vapor dágua entra em uma turbina operando em estado estacionário com um fluxo de massa de 4600 kgh A turbina desenvolve uma saída de potência de 1000 kW Na entrada a pressão é 6 MPa a temperatura 400 C e a velocidade é 10 ms Na saída a pressão 10 kPa o título é 90 e a velocidade é 50 ms Calcule à taxa de transferência de calor entre a turbina e a vizinhança em kW Página inicial Meus cursos Elementos Mecânicos PME20208BSNMEC0801N Atividades Avaliativas Atividades Competência II Questionário II Questão 1 Ainda não respondida Vale 050 pontos Um reservatório rígido e estanque com capacidade para 2 m3 contém R134a saturado inicialmente a 10ºC O fluido é então aquecido e sabese que quando a temperatura atinge 52ºC a fase líquida desaparece Nestas condições determine a pressão no estado final e a massa total de R134a do sistema a 12008 kPa e 1534 kg b 5803 kPa e 1205 kg c 1000 kPa e 100 kg d 13862 kPa e 1402 kg e 414 kPa e 4048 kg PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 2 Ainda não respondida Vale 050 pontos As máquinas térmicas são dispositivos que operam sempre em ciclos isto é retornam periodicamente às condições iniciais Uma maneira de estudálas é por meio de transformações que ocorrem dentro destes ciclos representados por um gráfico do comportamento da pressão de um gás de trabalho em função do volume por ele ocupado O gráfico a seguir representa um ciclo de uma máquina térmica realizado por um sistema gasosoAs máquinas térmicas são dispositivos que operam sempre em ciclos isto é retornam periodicamente às condições iniciais Uma maneira de estudálas é por meio de transformações que ocorrem dentro destes ciclos representados por um gráfico do comportamento da pressão de um gás de trabalho em função do volume por ele ocupado O gráfico a seguir representa um ciclo de uma máquina térmica realizado por um sistema gasoso Analise as afirmativas I No ciclo fechado ABCDA não há variação de energia interna e o trabalho total é nulo II A variação de energia interna no ciclo ABCDA é positiva III De B para C o trabalho é motor ou seja realizado pelo sistema IV De A para B ocorre uma expansão isobárica Estáão corretas PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 3 Ainda não respondida Vale 050 pontos a Apenas as afirmativas I e II b Apenas as afirmativas I e IV c Apenas as afirmativas I e III d Apenas a afirmativa IV e Apenas a afirmativa I Uma massa de 5Kg de vapor saturado a 300 KPa é aquecido à pressão constante até que a temperatura atinja 200ºC Calcule a transferência de calor ocorrida durante o processo a 539915 kJ b 468345 kJ c 382168 kJ d 165915 kJ e 704915 kJ PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 4 Ainda não respondida Vale 050 pontos Uma casa está sendo aquecida com uma bomba de calor cujo coeficiente de desempenho é igual a 30 a uma taxa de 54000 kJh de um ambiente externo que está a 5 C e mantendo a casa a 23 C Qual é a potência necessária entregue à bomba de calor a 30 kW b 50 kW c 15 kW d 12 kW e 25 kW PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 5 Ainda não respondida Vale 050 pontos Quais são as diferentes formas de classificar as vibrações em sistemas mecânicos a Quanto a excitação quanto ao deslocamento quanto a rigidez b Quanto ao grau de liberdade quanto ao deslocamento quanto a massa c Quanto a excitação quanto ao deslocamento quanto ao amortecimento d Quanto ao grau de liberdade quanto a velocidade quanto ao amortecimento e Quanto ao grau de liberdade quanto a aceleração quanto a massa PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 6 Ainda não respondida Vale 050 pontos A equação mx cx kx 0 representa que tipo de vibrações mecânicas a Energias de oscilação b Vibrações amortecidas c Frequência natural d Força de amortecimento e Vibrações sem amortecimento PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 7 Ainda não respondida Vale 050 pontos A constante de amortecimento b varia de acordo com as características da forma do objeto e com a viscosidade do meio em que o objeto está inserido Tal meio pode ser por exemplo o ar ou algum fluido Quanto maior for b a Menor o decaimento da amplitude b Maior a frequência natural c Maior a ressonância d Menor a frequência natural e Maior o decaimento da amplitude PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 8 Ainda não respondida Vale 050 pontos Questão 9 Ainda não respondida Vale 050 pontos Determine a velocidade de propagação de uma onda em um cabo de densidade 10kgm quando esticado por uma tensão de 6000N a 225 ms b 265 ms c 235 ms d 245 ms e 255 ms Uma usina termelétrica de 180 MW opera em um ciclo Rankine ideal simples O vapor entra na turbina a 15 MPa e 800 C e se condensa a uma pressão de 15 kPa no condensador Sabendo que o processo na turbina é isentrópico qual o valor da entalpia do vapor na entrada da turbina a 27359 kJkg b 24205 kJkg c 40911 kJkg d 25816 kJkg e 27359 kJkg PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 10 Ainda não respondida Vale 050 pontos As caldeiras flamotubulares são amplamente utilizadas em indústrias devido à sua simplicidade e baixo custo de manutenção A respeito do funcionamento desse tipo de caldeira analise as afirmativas abaixo Qual das alternativas a seguir está correta sobre o princípio de operação de uma caldeira flamotubular a Os gases quentes provenientes da combustão passam ao redor dos tubos enquanto a água circula internamente nos tubos de calor b As caldeiras flamotubulares operam de forma mais eficiente em pressões extremamente elevadas superiores a 100 bar c A manutenção de uma caldeira flamotubular é mais complexa do que a de uma caldeira aquatubular devido à disposição interna dos tubos de fogo d Os gases quentes fluem através dos tubos transferindo calor para a água circundante que absorve essa energia e se transforma em vapor e A caldeira flamotubular é indicada para aplicações que exigem grandes PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Questão 11 Ainda não respondida Vale 050 pontos Voltar volumes de vapor e pressões muito elevadas Motores elétricos são utilizados em diversos locais sendo um fator gerador de carga térmica que deve ser considerado em um cálculo de carga térmica A carga térmica calor sensível em kcalh de um motor elétrico que tem eficiência de 853 e apresenta potência nominal de 50 CV será de aproximadamente a 3745 kcalh b 3875 kcalh c 4025 kcalh d 3264 kcalh e 2811 kcalh Avaliação Formadora I Seguir para Avaliação Formadora II PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS PÁGINA INICIAL CURSOS CALENDÁRIO NOTAS CERTIFICADOS Vapor dágua entra em uma turbina operando em estado estacionário com um fluxo de massa de 4600 kgh A turbina desenvolve uma saída de potência de 1000 kW Na entrada a pressão é 6 MPa a temperatura 400 C e a velocidade é 10 ms Na saída a pressão 10 kPa o título é 90 e a velocidade é 50 ms Calcule à taxa de transferência de calor entre a turbina e a vizinhança em kW Fluxo de massa ṁ 4600 kgh Potência de saída da turbina W 1000 kW Pressão na entrada P₁ 6 MPa Temperatura na entrada T₁ 400 C Velocidade na entrada v₁ 10 ms Pressão na saída P₂ 10 kPa Título na saída x₂ 09 Velocidade na saída v₂ 50 ms A entalpia na entrada e na saída pode ser obtida das tabelas termodinâmicas Entalpia na entrada h₁ 3177 kJkg Entalpia do vapor saturado na saída hvapor 2585 kJkg Entalpia do líquido saturado na saída hlíquido 1918 kJkg Para determinar a entalpia específica na saída utilizamos a fórmula para misturas bifásicas levando em conta o título x₂ h₂ x₂ hvapor 1 x₂ hlíquido Substituindo os valores fornecidos h₂ 09 2585 1 09 1918 h₂ 09 2585 01 1918 h₂ 23265 1918 234568 kJkg A primeira lei da termodinâmica para sistemas em regime estacionário pode ser expressa da seguinte forma W Q ṁ h₁ h₂ v₁²2 v₂²2 Onde W é a potência de saída da turbina Q é a taxa de transferência de calor que desejamos calcular ṁ é o fluxo de massa h₁ e h₂ são as entalpias específicas na entrada e na saída respectivamente v₁ e v₂ são as velocidades específicas na entrada e na saída respectivamente Primeiro devemos converter o fluxo de massa de kgh para kgs ṁ 46003600 12778 kgs Agora calculamos a variação da energia cinética entre a entrada e a saída A fórmula da energia cinética é Δecinetica v₂² v₁²2 Substituindo os valores de v₁ e v₂ Δecinetica 50² 10²21000 2500 10021000 24002000 12 kJkg Agora substituímos todos os valores conhecidos na equação da primeira lei da termodinâmica Q 12778 3177 234568 12 1000 Primeiro calculamos o termo dentro do parêntese 3177 234568 12 83252 Agora substituímos Q 12778 83252 1000 Calculando o produto 12778 83252 106319 Agora subtraímos a potência da turbina Q 106319 1000 6319 kW Por fim temos que a taxa de transferência de calor entre a turbina e a vizinhança é de aproximadamente 6319 kW indicando que a turbina está ganhando calor da vizinhança Para resolver essa questão precisamos consultar várias vezes as tabelas termodinâmicas do R134ª Para situação saturada e a 10C consultamos 𝑃𝑠𝑎𝑡10 𝑃𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 04146 𝑀𝑃𝑎 4146 𝑘𝑃𝑎 𝑣𝑠𝑎𝑡10 004944 𝑚3 𝑘𝑔 Sabemos que o volume total é dado por 𝑉 𝑚𝑣 Isolando a massa 𝑚 𝑚 𝑉 𝑣 𝑚 2𝑚3 004944 𝑚3 𝑘𝑔 40453 𝑘𝑔 Portanto a massa total dentro do tanque é aproximadamente 40453 kg Agora consultamos a situação a 52C e 𝑣 004944 𝑚3 𝑘𝑔 Como a fase líquida desaparece então devemos supor que o R134a deve ter passado de saturado para superaquecido Consultando a respectiva tabela 𝑃52 𝑃𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 0495 𝑀𝑃𝑎 495 𝑘𝑃𝑎 Nota as tabelas variam de fonte para fonte aqui a fonte usada é o livro do Çengel Então a pressão final é 495 kPa e a massa total é 40453 kg A última alternativa é a mais próxima O gráfico mencionado não foi fornecido Porém a afirmativa I é completamente errada em qualquer ciclo e apenas a alternativa D não contém a afirmativa I Vamos consultar a entalpia específica no estado inicial e no estado final No estado inicial consultamos o vapor saturado ℎ𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 2725 𝑘𝐽 𝑘𝑔 E o estado final é vapor superaquecido a 𝑃 300 𝑘𝑃𝑎 e 𝑇 200𝐶 ℎ𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 2866 𝑘𝐽 𝑘𝑔 Finalmente a transferência de calor ocorrida no processo é 𝑄 𝑚ℎ𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ℎ𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑄 5 2866 2725 𝑄 705 𝑘𝐽 Então a alternativa E é a mais próxima Uma casa está sendo aquecida com uma bomba de calor cujo coeficiente de desempenho é igual a 30 a uma taxa de 54000 kJh de um ambiente externo que está a 5 C e mantendo a casa a 23 C Qual é a potência necessária entregue à bomba de calor a 30 kW b 50 kW c 15 kW d 12 kW e 25 kW O coeficiente de desempenho COP de uma bomba de calor é a razão entre o calor fornecido à casa Qin e a potência fornecida à bomba Win COP QinWin Essa equação pode ser reorganizada para encontrar a potência fornecida à bomba Win QinCOP A taxa de calor fornecida Qin é dada em kJh e devemos convertêla para kW para manter a consistência das unidades já que 1 kW 3600 kJh Portanto a taxa de calor Qin é Qin 540003600 15 kW Agora podemos substituir os valores conhecidos na fórmula para determinar a potência necessária Win Win QinCOP 153 5 kW A potência necessária a ser fornecida à bomba de calor para manter o aquecimento da casa é de 5 kW Logo a resposta correta é b 50 kW Qualis são as diferentes formas de classificar as vibrações em sistemas mecânicos c Quanto à excitação quanto ao deslocamento quanto ao amortecimento A equação mx cx kx 0 representa que tipo de vibrações mecânicas b Vibrações amortecidas A constante de amortecimento b varia de acordo com as características da forma do objeto e com a viscosidade do meio em que o objeto está inserido Tal meio pode ser por exemplo o ar ou algum fluido Quanto maior for b e Maior o decaimento da amplitude d 245 ms Aqui simplesmente consultamos as tabelas de vapor superaquecido para 𝑃 15 𝑀𝑃𝑎 e 𝑇 800𝐶 O valor da entalpia encontrado é ℎ 4092 𝑘𝐽 𝑘𝑔 O que é muito próximo da alternativa c Nenhuma alternativa corresponde ao resultado encontrado