Termodinamica - Lista de Exercicios sobre Transicao de Fases

Termodinâmica 202401 Lista 05 Exercícios sobre transição de fases 1 Usando as tabelas do Cengel desenhe as isotermas e localize no diagrama de fases abaixo Figura 2 os seguintes estados da água A T275 0C v001 3 m kg B T100 0C v12026 3 m kg C T50 0C v00008 3 m kg D P100 kPa T315 0C E P12352 kPa T200 0C F P59464 MPa T100 0C Figure 1 Diagrama de fases da água 2 Steam enters an adiabatic turbine steadily at 3 MPa and 400C and leaves at 50 kPa and 100C Figure 2 If the power output of the turbine is 2 MW determine a what would be the final state if the vapor expansion was isentropic b the isentropic efficiency of the turbine and c the mass flow rate of the steam flowing through the turbine Figure 2 50 C 0 100 C 0 200 C 0 275 0C 315 0C P v L LV V 3 Steam at 7 MPa and 450C is throttled in a valve to a pressure of 3 MPa during a steadyow adiabatic process Figure 3 Determine the entropy generated during this process Figure 3 4 Water is boiled at 100C electrically by a 3kW resistance wire Figure 4 Determine the rate of evaporation of water Figure 4 5 Steam enters an adiabatic turbine at 7 MPa 600C and 80 ms and leaves at 50 kPa 150C and 140 ms If the power output of the turbine is 6 MW determine a the mass flow rate of the steam flowing through the turbine and b the isentropic efficiency of the turbine d What is the contribution of kinetic energy in the calculations 6 Bomba de calor A bomba de calor abaixo foi projetada para residências em climas frios como os de São Joaquim Urubici e Curitiba A bomba supre o calor necessário para manter o reservatório de água quente a 400C quando há uma sequência de dias nublados e a temperatura do ar exterior é muito baixa retirando calor do ar exterior e entregando calor para o reservatório A bomba utiliza R134a como fluido frigorígeno Tabelas A11A13 do Cengel e opera num ciclo entre 100C e 480C Admitindo regime estacionário determine a as pressões mais baixa e mais alta do ciclo b Admitindo que a temperatura no estado 2 seja de 600C determine a vazão de R134a para que o calor transferido para o reservatório de água quente seja bomba de calor 1 QH kW c Determine a potência W necessária para o compressor d Qual seria o aumento no consumo de energia elétrica da residência caso a bomba de calor fosse substituída por uma resistência elétrica imersa no reservatório e Determine o título de vapor no estado 4 admitindo que a expansão 34 seja adiabática 7 No esquema de ciclo de potência abaixo representado considere que no estado 2 P210 MPa e que P310 kPa despreze as energias cinéticas Usando as tabelas A4 a A7 do Cengel determine em regime permanente a As entalpias dos estados 2 e 3 admitindo que a expansão na turbina é isentrópica b O fluxo de vapor em kgs através da turbina para que a sua potência seja de T W 100 MW c As entalpias dos estados 4 e 1 admitindo que a compressão na bomba seja isovolumétrica d A potência da bomba para comprimir o líquido do estado 4 ao estado 1 A potência líquida W do ciclo e O calor H Q f O calor L Q g O rendimento do ciclo 8 Sistemas de climatização Um sistema de climatização baseado no refrigerante R134a precisa manter um ambiente a 200C O ambiente ganha calor do exterior a uma taxa de 250 kJmin e o calor gerado internamente por equipamento elétricos e iluminação é de 900 W Em regime permanente Água quente QL evaporador Compressor QHbomba de calor Válvula de expansão condensador vapor W líquido Reservatório QHcoletor 50C 400C QL QH W válvula de expansão a Determine a entalpia do estado 4 admitindo que a expansão na válvula de expansão é isentálpica b Determine a vazão de refrigerante R134a necessária para operar o sistema c Admitindo que a compressão no compressor seja isentrópica determine a temperatura e a entalpia na saída do compressor d Calcule o coeficiente de performance do sistema L p c Q C W 9 Sistema de refrigeração Um sistema de refrigeração opera entre TL 100C e TH400C usando R134a e um compressor cuja potência é de 500W O ciclo está mostrado na figura ao lado Em regime permanente a Determine a temperatura e a entalpia do R134a na saída do compressor admitindo que a compressão é isentrópica b Determine a vazão de R134a através do compressor c a potência frigorífica do sistema isto é o calor que é retirado dos alimentos no freezer L Q d Calcule o tempo para gelar uma lata de cerveja de 350 ml inicialmente a 250C admita que a cerveja tenha o mesmo calor específico da água e despreze o alumínio E para gelar 10 latas de cerveja Vídeo sobre princípio de funcionamento de refrigeradores httpswwwyoutubecomwatchvh5wQoA15OnQ Vídeo sobre compressores herméticos httpswwwyoutubecomwatchvkBP05Y65Aro 1 4 3 2 15 C 44 C P V QL QH W