Gabarito EM801 Ciclos de Potencia Termodinamicos - Avaliacao AF

Alunoa Gabarito RA Professora Gustavo Figueira Data 04122024 Disciplina EM801 Ciclos de Potência Termodinâmicos Turma Avaliação AF QUESTÕES ALTERNATIVA A B C D E 1 10 pt X 2 10 pt X 3 10 pt X 4 10 pt X QUESTÕES RESPOSTAS A B C D E F 5 30 pt 007133 2945 kJkg 15568 kJkg 30 540 kW 0471 6 30 pt 3002 kJkg 6106 kJkg 7854 kJkg 3810 kJkg 0449 0485 13960 kJkg 7046 kJkg Questão 01 Múltipla Escolha 10 pt Os ciclos de potência são processos termodinâmicos usados para converter energia térmica em trabalho mecânico fundamentais em sistemas como motores térmicos e turbinas Eles operam entre duas ou mais fontes térmicas extraindo trabalho útil através do fluxo de calor espontâneo entre as fontes quente e fria sendo os mais comuns o ciclo de Carnot teórico Rankine vapor OttoDiesel combustão interna e Brayton motores a jato Atribua valores V para as afirmações verdadeiras e F para as falsas sobre ciclos de potência F Um ciclo de potência plenamente reversível tanto interna quanto externamente como o ciclo de Carnot possui um rendimento térmico de primeira Lei máximo equivalente a 100 V Nem todo calor fornecido ao sistema pode ser convertido em trabalho fato do qual deriva o conceito de exergia V Ciclos ideias sem destruição alguma de exergia resultam em um rendimento térmico de 2ª Lei equivalentes a 100 V Parte da irreversibilidade do sistema pode ser contabilizada a partir da eficiência isoentrópica de cada componente que consiste em um indicativo do quanto um componente se afasta do comportamento ideal F O princípio da regeneração em ciclos de potência é possibilitar regenerar a exergia destruída através do fluxo de calor da fonte fria à fonte quente A sequência correta de valores VF é dada por a FVFVF b VVFVF c FVFFV d VFVVF e FVVVF Questão 02 Múltipla Escolha 10 pt O ciclo de Rankine é o modelo ideal para as centrais térmicas a vapor utilizadas na produção de potência Considere as seguintes afirmações sobre o ciclo de Rankine I O rendimento térmico do ciclo diminui se o estado do fluido de trabalho na entrada da turbina seja vapor superaquecido ao invés de vapor saturado II A redução do título na saída da turbina é um fator tecnológico relevante no ciclo de Rankine para minimizar o desgaste por erosão nas pás da turbina III A eficiência térmica do ciclo pode ser avaliada com o conhecimento dos valores das variações de entalpia específica no condensador e na caldeira Qsai e Qentra respectivamente IV O rendimento do ciclo de Rankine pode ser melhorado através de modificações como a regeneração que reduz a taxa de calor fornecida pela caldeira V A área do polígono correspondente ao ciclo em um diagrama temperaturaentropia Ts é numericamente igual ao trabalho líquido realizado pelo ciclo Estão corretas apenas as afirmações a I e II b I III e V c II III IV d III IV V e II IV V Questão 03 Múltipla Escolha 10 pt Considere as seguintes afirmações sobre ciclos de potência a gás aplicados a motores de combustão interna Otto e Diesel e motores a jato Brayton F Tais ciclos ganharam maior relevância tecnológica apenas no advento do hidrogênio como fonte sustentável de energia uma vez que este tratase efetivamente de um gás V Existem algumas propriedades intrínsecas da construção do motor que são relevantes no cálculo de rendimento como razão de compressão Otto e Diesel razão de corte Diesel e razão de pressão Brayton F É possível inserir um regenerador no ciclo Brayton visando o reaproveitamento dos gases de exaustão na turbina porém este procedimento acarretará uma queda no rendimento do ciclo F Nos ciclos Otto Diesel e Brayton ideiais o comportamento dos elementos de compressão e expansão é isoentrópico resultando em irreversibilidade nula em todo o ciclo V O aumento do rendimento dos motores Diesel em relação aos motores Otto se dá substancialmente ao uso de maiores valores de razão de compressão A sequência correta de valores VF é dada por a F V V F V b V F F V F c F V F F V d V F V V F e F V F V F Questão 04 Múltipla Escolha 10 pt Considere as seguintes afirmações sobre Ciclos de Potência Combinados I Para um mesmo aumento de pressão os valores de bwr back work ratio para ciclos de turbina a gás são bem maiores do que aqueles comumente encontrados nos ciclos de potência por geração de vapor II Uma das grandes vantagens de um sistema combinado é permitir a extração de potência através de um ciclo de Rankine secundário alimentado pelo calor rejeitado na exaustão de um ciclo Brayton III O cálculo do rendimento térmico global de um ciclo combinado é normalizado pela soma das taxas de fornecimento de calor na combustão do ciclo Brayton e na caldeira do ciclo Rankine IV No ciclo Rankine o fluido de trabalho nunca passa por uma fase de condensação permanecendo exclusivamente na fase gasosa durante todo o ciclo para permitir a compatibilização com o ciclo Brayton V A combinação entre os ciclos Rankine e Brayton ocorre através da transferência de calor e massa fazendo com que ambos os ciclos operem isoladamente como ciclos abertos mas como um todo como um ciclo fechado Estão corretas apenas as afirmações a I e II b I III e V c II III IV d III IV V e I II e V Questão 05 Dissertativa 30 pt 06pt cada Uma usina de potência a vapor opera em um ciclo de Rankine regenerativo ideal com dois aquecedores de água de alimentação abertos O vapor entra na turbina a 10 MPa e 600 C e é descarregado para o condensador a 5 kPa Vapor é extraído da turbina a 06 MPa e 02 MPa Mediuse experimentalmente que o regenerador de baixa pressão possui uma fração de extração de z 01373 A água sai de ambos os aquecedores de água de alimentação como líquido saturado O fluxo de massa do vapor na caldeira é de 22 kgs Considere os seguintes valores de entalpia em kJkg ℎ1 13775 ℎ2 13795 ℎ3 50471 ℎ4 50513 ℎ5 67038 ℎ6 68073 ℎ7 36258 ℎ8 28218 ℎ9 26187 ℎ10 21050 Calcule a A fração de extração no regenerador de alta pressão y b A taxa de fornecimento de calor na caldeira em kJkg c A taxa de rejeição de calor no condensador em kJkg d A potência líquida extraída nessa usina em kW e A eficiência térmica Questão 06 Dissertativa 30 pt 05pt cada Considere um ciclo Brayton simples ideal com ar como fluido de trabalho A razão de pressão do ciclo é 12 e as temperaturas mínima e máxima são 300 K e 1300 K respectivamente Considere calores específicos variáveis para o ar determine a as entalpias na entrada da compressão e saída da câmara de combustão b as entalpias na entrada da compressão e saída da câmara de combustão dica utilize a razão de pressão e as pressões relativas c a taxa de fornecimento de calor ao ciclo d o trabalho líquido realizado por unidade de massa e a razão de consumo de trabalho ou back work ratio bwr f a eficiência térmica do ciclo Balanço de energia nos regeneradores em Rankine Regenerador de alta pressão Regenerador de baixa pressão 𝑚 8ℎ8 𝑚 4ℎ4 𝑚 5ℎ5 𝑦 𝑚 8 𝑚 5 𝑚 9ℎ9 𝑚 2ℎ2 𝑚 3ℎ3 𝑧 𝑚 9 𝑚 5 Ciclo Brayton 𝒘𝑳 𝒒𝒆𝒏𝒕 𝒒𝒔𝒂𝒊 𝒓𝒑 𝑷𝟐 𝑷𝟏 𝑷𝒓𝟐 𝑷𝒓𝟏 𝒓𝒑 𝑷𝟑 𝑷𝟒 𝑷𝒓𝟑 𝑷𝒓𝟒 𝒃𝒘𝒓 𝒘𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒆𝒔𝒔𝒐𝒓 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂 Alunoa RA Professora Gustavo Figueira Data 04122024 Disciplina EM801 Ciclos de Potência Termodinâmicos Turma Questão 05 Questão 06 𝒃𝒘𝒓 𝒘𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒆𝒔𝒔𝒐𝒓 𝒘𝒕𝒖𝒓𝒃𝒊𝒏𝒂 𝒉𝟐 𝒉𝟏 𝒉𝟑 𝒉𝟒 449