Atividade Avaliativa de Termo 2

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS FACULDADE DE ENGENHARIA 1 Disciplina Engenharia de Sistemas Termodinâmicos II Eng Dr Liomar de Oliveira Cachuté PS Prova Substitutiva Instruções 1 A prova deve ser resolvida individualmente 2 Na folha contendo a resolução da prova deve constar o nome completo do aluno e sua data de realização 3 Todas as consideraçõesraciocínios e etapas de cálculos para o completo desenvolvimento e entendimento das questões devem constar na prova explicitamente 4 A formatação escrita e organização da prova serão consideradas na sua avaliação 5 A prova deve ser escrita à tinta em folha de papel sulfite A4 6 A prova deverá se convertida em formato pdf para envio Questões 1 Um ciclo Otto ideal tem uma razão de compressão igual a 10 No início do processo de compressão o ar está a 100 kPa e 17 C 800 kJkg de calor são transferidos para o ar durante o processo de fornecimento de calor a volume constante Considerando a variação dos calores específicos do ar com a temperatura determine a a temperatura e a pressão máximas que ocorrem durante o ciclob o trabalho líquido produzidoc a eficiência térmica d a pressão média eficaz do ciclo e desenhe o diagrama P x v deste ciclo 15 pontos 2 Um motor Diesel ideal tem uma razão de compressão de 18 e usa ar como fluido de trabalho O estado do ar no início do processo de compressão é de 95 kPa a 20 C Considerando que a temperatura máxima do ciclo não pode exceder 2200 K determine a a eficiência térmica do motorb a pressão média efetiva Considere calores específicos constantes para o ar à temperatura ambiente 1 ponto 3 Um ciclo de Rankine simples ideal que utiliza água como fluido de trabalho opera a 42 C no condensador e a 305 C na caldeira Calcule o trabalho produzido pela turbina o calor fornecido no interior da caldeira e a eficiência térmica do ciclo quando o vapor entra na turbina sem qualquer superaquecimento Desenhe um esquema diagrama unifilar deste ciclo 15 pontos 4 Uma usina de potência com turbina a gás funciona segundo o ciclo Brayton simples entre os limites de pressão de 100 kPa e 2000 kPa O fluido de trabalho é o ar que entra no compressor a 40 C a uma vazão de 700 m3min e deixa a turbina a 650 C Con siderando calores específicos variáveis para o ar uma eficiência isentrópica do compressor igual a 85 e uma eficiência isentrópica da turbina de 88 determine a a produção líquida de potência b a razão de consumo de trabalho e c a eficiência térmica 15 pontos 5 1120 Um refrigerador comercial com refrigerante134a como fluido de trabalho é usado para manter o espaço refrigerado a 30 C rejeitando o calor dissipado para a água de resfriamento que entra no condensador a 18 C a uma taxa de 025 kgs saindo a 26 C O refrigerante entra no condensador a 12 MPa e 65 C saindo a 42 C O estado de entrada do compressor é 60 kPa e 34 C e o compressor deve ganhar um calor líquido de 450 W da vizinhança Determine a o título do refrigerante na entrada do evaporador b a carga de refrigeração c o COP do refrigerador e d a carga máxima teórica de refrigeração para a mesma entrada de potência no compressor 15 pontos 6 O refrigerante134a entra no compressor de um refrige rador a 100 kPa e 20 C a uma taxa de 05 m3min saindo a 08 MPa A eficiência isentrópica do compressor é 78 O refrigerante entra na válvula de expansão a 075 MPa e 26 C saindo do evapo rador como vapor saturado a 26 C Mostre o ciclo em um dia grama Ts com as linhas de saturação e determine a a entrada de potência no compressor b a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado e c a queda de pressão e taxa de ganho de calor na linha entre o evaporador e o compressor 1ponto 7 Defina Psicrometria e diagrama psicrométrico Quais são as sua possíveis aplicações 1ponto 8 Defina umidade absoluta e umidade relativa do ar através de suas respectivas equações 1ponto 7 A psicrometria é o estudo das propriedades termodinâmicas e física do ar úmido Diagrama psicrométrico é uma representação gráfica dessas propriedades do ar úmido Aplicações projeto de sistemas de aquecimento ventilação e ar condicionado HVAC controle de umidade em ambientes industriais e agrícolas 8 Unidade absoluta é a quantidade total de vapor dágua presente em uma quantidade específica de ar UA m V Unidade relativa do ar é a relação entre a quantidade de vapor dágua realmente presente no ar e a quantidade máxima de vapor dágua que o ar poderia conter a uma dada temperatura UR m 100 msat 6 a ṁ v ρ 0756 0047001684 0047 b w m h n h1 mc 0041 18642391978 24 KW 61 KW c D P P1 P2 10771 173 d Q ṁ hs hl 0041 234687 023 KW 5 a P 60 KPa h1 320015 KjKg T1 37ºC P1 100KPa T1 65ºC P2 180 KPa T2 41ºC h2 29516 KJKg h3 11121 KJKg P3 60KPa h4 51123 KJKg x 04905 ṁₐ h2 h1 ṁₐ h4 h3 ṁₐ h2 h1 mṁ h4 h3 ṁₐ 2951611123 0251 108943147 ṁₐ 18383 00455 x 15 ṁₐ 0098 215 c COP ΔLWi 5498215 215 d COP 1THTL 1 121786 2730 1 Q COP W 5062 x 021 Kw 127 Kw ηₑ h₄s h₁ h₄₀ h₁ c wa ηₜ wa wo h₁ ha h₁ hₐ Wₑ mₑ h₄₀ h₁ 12991 3107 27334 65937 kW Wₒ mₒ h₃ h₄₀ 12991 10875 9881 168 132244 kW Wₜ 1187327 659868 54410 kW ηₐ N Wₜ 65968 1108737 05954 95 Qₑₙₜₐₐ η h₃ h₂ 12991 1131 8104 Q 13797 ηₘₐₓ 54410 13797 0391 391 3 Caldeira Turbina Condensador W tur W caldeira W condensador Q cond η W₁ₐ Qₐ 97H ηₜ 1 T₁ TH 1 315 778 ηₜ 467 ael ηₑ W Q V₄ V₁ V₄ V₂ V₂ V₁ a A T e P máxima sería no ponto 2 b W P₄ V₄ P₃ V₃ δ 1 P₄ V₄ P₄ V₁ δ 1 c ηₑ W Q a m1 q4 qc qh q4 m 08 2 R 9 q C 9H R 095 KR T 234 K T 200 K m 18 812 01 V2 T2 93 l 0 k T3 23602 T4 976 K 1 2 3 V3 U2 2200 0 t T3 V3 U2 2200 93 T4 2200 233 18 a T4 T3 V4 V3k qh Cp T3 T2 1005 2200 293 123 36 K kg qc Cv T4 T1 0918 293 97 6 49 04 KV kg log m 1 4 0420 14 rs m 090 b Pmer 93446 Pmer 7844 0985 1