Resolver Lista de Exercícios

UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL ÁREA DO CONHECIMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA E DE ENGENHARIA AUTOMOTIVA DISCIPLINA TERMODINÂMICA APLICADA FBX4073A TDE 1 RELATIVO À COMPOSIÇÃO DA NOTA 1 SEM 234 VALE 5050 GRUPO As questões de 1 a 4 valem 0550 e os problemas 5 6 e 7 valem cada um 1050 1 O sistema de refrigeração por compressão de vapor básico é composto por 4 processos básicos como mostrado na figura abaixo Preencha a tabela que segue identificando corretamente o estado inicial e final de cada processo em a b c d ou e conforme indicado ao lado da figura e os sinais do calor transmitido e do trabalho envolvido em 0 ou a Líquido comprimido b Líquido saturado c Saturação líquido vapor d Vapor saturado e Vapor superaquecido Processo Componente Estado inicial Estado final Sinal do Q Sinal do W 1 2 Compressor 2 3 Condensador 3 4 Disp de exp 4 1 evaporador 2 O ciclo termodinâmico de potência a vapor básico é composto por 4 processos como mostrado na figura abaixo Preencha a tabela que segue identificando corretamente o estado inicial e final de cada processo em a b c d ou e conforme indicado ao lado da figura e os sinais do calor transmitido e do trabalho envolvido em 0 ou a Líquido comprimido b Líquido saturado c Saturação líquido vapor d Vapor saturado e Vapor superaquecido Processo Componente Estado inicial Estado final Sinal do Q Sinal do W 1 2 Bomba 2 3 Gerador de vapor 3 4 Turbina 4 1 Condensador 3 Mostre no diagrama p x v os processos 3 4 e 4 1 da questão 2 como se espera que eles sejam Mostre no diagrama T x v os processos 2 3 e 3 4 também como se espera que eles sejam Questão 3 4 Seja um gás perfeito em um conjunto cilindropistão passando pelo ciclo mostrado no diagrama p x V abaixo Preencha a tabela com o valor do n da relação pVn e para cada processo indique o sinal do W e do Q em zero ou Indique o que representa a área dentro do triângulo 1 2 3 1 Questão 3 Processo n Sinal do W Sinal do Q 1 2 2 3 3 1 Área 1 2 3 1 Questão 4 5 Um conjunto cilindropistão contém um gás cujo volume inicial é de 042 m3 O gás é comprimido para o volume final de 012 m3 Considere o processo de compressão quaseestático no qual a pressão varia com o volume de acordo com a relação p aV b sendo a 1200 kPam3 e b 600 kPa Considere a temperatura inicial igual a 300 K a Determine o trabalho realizado durante o processo e b mostre o processo no diagrama p x V evidenciando no diagrama os valores das pressões volumes e temperaturas isotermas envolvidas 6 Um conjunto cilindropistão contém 04 litros de refrigerante R134a O estado inicial do R134a é definido pela pressão de 250 kPa e temperatura de 5 ºC Inicialmente o pistão encontrase sobre batentes e para movimentálo é preciso uma pressão de 3509 kPa A partir do estado inicial ocorre transferência de calor para o R134a e o processo termina quando o volume final é de 2937 litros Encontre a o volume específico inicial e a massa do R134a b a pressão final a temperatura final e o título se o estado for de saturação líquidovapor c o trabalho realizado no processo e d Mostre o processo no diagrama p x v e T x v evidenciando nos diagramas os valores das propriedades envolvidas 7 Água a pressão de 500 kPa e temperatura de 380 ºC está contida em um conjunto cilindropistão sendo o volume inicial da água de 075 litros A massa do pistão é de 100 kg e apresenta diâmetro de 195 mm Sobre o pistão age além da pressão ambiente local p0 de 100 kPa uma mola linear cuja constante k é de 500 kNm Calor é transferido do cilindro até que a pressão final seja de 175 kPa Encontre a para o estado inicial o volume específico da água a sua massa e a pressão exercida pela mola b para o estado final o volume total o título se saturado ou a temperatura se vapor superaquecido e a pressão exercida pela mola c o trabalho realizado em kJ e em J d os valores do fator de compressibilidade Z para os dois estados se for adotado o modelo de gás perfeito para a água e Mostre o processo no diagrama p x v 1 O ciclo padrão de refrigeração por compressão de gás é dado pela seguinte curva Txs Processo Componente Estado inicial final Sinal Q Sinal W 12 Compressor d e 0 23 Condensador e b 0 34 Expansor b c 0 0 41 Evaporador c d 0 Observações Por padrão o início da compressão no compressor se dá como vapor saturado e finaliza como vapor superaquecido A entrada da válvula de expansão se dá como líquido saturado e a saída como mistura saturada 2 O ciclo de potência a vapor tem alguns quesitos como padrão A entrada da bomba se dá com o fluido como inteiramente líquido ou seja neste caso sendo líquido saturado na entrada da bomba e saída do condensador A bomba é um dispositivo que consome trabalho W Na saída do gerador e na entrada da turbina o fluido é superaquecido No gerador há calor inserido Q e na turbina há trabalho sendo produzido W Os outros estados podem ser encontrados da figura da curva Txs abaixo Processo Componente Estado inicial final Sinal Q Sinal W 12 Bomba b a 0 23 Gerador a e 0 34 Turbina e c 0 41 Condensador c b 0 3 4 Do diagrama abaixo Do estado 12 há uma redução do volume a pressão constante n 0 ou seja o sistema sofre trabalho externo W e perde calor Q No processo 23 há apenas a variação da pressão a volume constante isocórico é infinito ou seja o sistema sofre trabalho W e perde calor Q O processo 31 é uma expansão onde o sistema realiza trabalho W e também recebe calor Q para que a expansão ocorra Neste processo a relação entre P e V é linear Sabendo que quando n 1 P e V serão inversamente proporcionais para que estes sejam diretamente proporcionais n 1 𝑃𝑉𝑛 𝐾 𝑃𝑉 𝐾 𝑉𝑛 𝐾 𝑉1 𝐾𝑉 Processo n Sinal W Sinal Q 12 0 23 ꚙ 31 1 área Área do triângulo do ciclo formado