Maquinas Térmicas_caderno Completo

Máquinas Térmicas - Aula 1\n19/02/2015\nWANDER.MULTIVIX@YAHOO.COM.BR\nLivro: Máquinas Térmicas - Shapiro\n1º Bimestre\nSeminário 3 pts\nAvaliação 7 pts\n2º Bimestre\nAvaliação 3 pts\nAvaliação 7 pts Matéria da Prova\n09/04/2015\n• Exercício - Lista I e II\n• Fundamentos Termodinâmicos\n• Ciclos Termodinâmicos\n• Carnot\n• Otto\n• Diesel\n• Refrigeração\n• Ramkim Lista de Exercícios\n25/06/2015\n1. Uma turbina, segundo o ciclo de Brayton, opera com um raio de compressão de 1:10. O ar é admitido pelo compressor a 1,0 MPa a 27°C com uma vazão em massa de 11 kg/s. A temperatura na entrada da turbina de 1200K. Nessas condições, determine:\nA: pressão nos pontos 1, 2, 3 e 4\nB: temperatura nos pontos 1, 2, 3 e 4\nC: o calor admitido e rejeitado pelo sistema\nD: o trabalho da turbina e do compressor\nE: o BWR e o rendimento do sistema.\nDADOS\nCp = 1,005 kJ/(kg.K) Cv = 0,718 kJ/(kg.K)\nCICLO BRAYTON\n\nProblema: vin ̇ṁ = M kg/s 15\nP1 = 0,1 MPa\nP2 = P3\nT1 = 27 °C = 300 K\nT3 = 1200 K\nCp = 1,005 kJ (kg.k)\nCV = 0,718 kJ (kg.k)\nP1 = 0,1 MPa\nP4 = 0,1 MPa\nP2 = 1 MPa .:. 1:10\nP3 = 1 MPa .:. 1:10\nη = 1 - 1/(P2/P1) * (k-1/k)\nη = 1 - 1/(1/1.4)\nη = 0.48 = 48%\nComo é um gás ideal:\nη = 1 - (T1/T2) = 1 - (P1/P2)(k-1/k)\n(T1/T2)² = P1/P2 ou (T2/T1) = (P2/P1)(k-1/k) T2 = 1/(0.1) * ((1.4/1.4 - 1)/(1.4-1))\nT2 = 579 K\nT3 = T2 → T4 = T0* (T1/T2)\nT4 = 1200 - 300 / 579\nT4 = 621,76 K\nQ̇ = Cp(T4-T2) calor que entra no sistema\nQ̇c = Cp(T4-T1) calor que sai do sistema\nQ̇c = 1,005 (1200 - 579)\nQ̇c = 624,105 kJ .:. com in kJ/s\nQ̇c = 624,105 MJ/kg → Q̇c = 6865,155 kJ/s Q̇s = -1,005 (621,76 - 300) . 11\nQ̇s = 3590,22 kJ/s\nWc = Cp(T2-T1) . ̇ṁ\nWt = -Cp(T4-T3) . ̇ṁ\nWc = 1,005 (579 - 300) . ̇ṁ\nWc = 3,084.34 kJ/s\nWc = 3,01 MW\nWt = -1,005 (621 - 1200) . 11\nWt = 6400.8 kJ/s\nWε = 6.4 MW e) η = 0,28\nW = 0,47\nBWR = Wc / W2\nBWR = 3,21 / 6,4\nBWR = 47%\n\nGráfico Representativo do Brayton 5. Uma usina termelétrica que opera segundo o ciclo de Rankine e utiliza água como fluido de trabalho. A pressão no condensador é igual a 10 kPa e a caldeira opera com 2 Mpa. O líquido deixa a caldeira como vapor saturado. Admite que o líquido seja incompressível e o escoamento no regime permanente.\n\n- A pressão nos pontos 1, 2, 3 e 4\n- A entalpia nos pontos 1, 2, 3 e 4\n- O calor admitido e rejeitado pelo sistema\n- O trabalho da turbina e da bomba\n- O BWR e o rendimento do sistema.\n\nDados ao problema:\nP1 = 10 kPa = 0,01 MPa\nP2 = 2 MPa\nP3 = 10 kPa = 0,01 MPa\nP4 = 2 MPa\nS2 = S1\nP1 = P2\nS0 = S4\nP2 = P3 Conceitos e Equações Principais\nCiclo de Rankine\nAquecedor de mistura\nPromove a mistura de água líquida comprimida com vapor extraído da turbina. A água deixa o aquecedor como líquido saturado.\n\nAquecedor de superfície\nPré-aquece o fluido de trabalho do ciclo com vapor extraído da turbina.\n\nDeareador\nAquecedor de mistura que opera a patm e é utilizado para promover e retirar do ar presente no fluido de trabalho.\n\nCogeração\nO ciclo é utilizado para produzir, ao mesmo tempo, vapor de processo e potência.\n\nCiclo de Brayton\nRelação de compressão\nrc = Patu / Pbase (relação entre pressões)\n\nRegenerador\nTrocador de calor utilizado para minimizar a energia rejeitada no ambiente.\n\nTrocador de calor intermediário (intercooler)\nUtilizando no resfriamento entre estágios de compressão. Diminui o trabalho necessário para a compressão.\n\nMotor a jato\nNão produz trabalho líquido. O bocal de descarga é utilizado para maximizar a energia cinética do escoamento.\n\nEmpuxo\nPotência de propulsão\n\\[ \\dot{W} = F_{avisible} = m(V_{e} - V_{0}) \\]\n(caso da quantidade de movimento)\n\nCiclos em Máquinas com Piston\nRelação de compressão\nrc = RC = Wmax / Vmin (relação entre volumes)\n\nVolume deslocado\n\\[ \\Delta V = V_{max} - V_{min} = m(V_{max} - V_{min}) = S_{cilindro} \\] (um cilindro)\n\nCurso\nS = 2 * S_{max}, curso do pistão na compressão e expansão.\n\nPressão média num cilindro\n\\[ \\dot{W} = m_{w} \\cdot \\left( \\frac{RPM}{60} \\right) \\] (x por 0,5 se o motor for de 4 tempos)\n\nCiclo de Refrigeração\nCoeficiente de eficiência\n\\[ \\beta_{ret} = \\frac{\\dot{Q}_{L}}{\\dot{W}_{s}} = \\frac{q_{L}}{w_{c}} \\]