Termodinâmica

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 2 RELATIVO À COMPOSIÇÃO DA NOTA 2 VALE 5050 GRUPO IDENTIFIQUE CLARAMENTE AS EQUAÇÕES E AS HIPÓTESES SIMPLICADORAS USADAS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS ABAIXO 1 Um conjunto cilindropistão contém ar que passa pelo ciclo mostrado na figura abaixo Os processos 1 2 e 3 4 são isotérmicos ocorrendo a 600 K e 300 K respectivamente No ponto 3 a pressão é de 75 kPa e na tabela são indicados alguns valores Preencha as lacunas em branco demonstrando os valores obtidos e encontre as demais pressões e todos os volumes específicos conhecendose as seguintes relações termodinâmicas onde k é o coeficiente isentrópico vale 1050 Pelos valores de volume específico e pressão que você obteve veja se é necessário alterar um pouco o gráfico da figura ao lado Processo q kJkg w kJkg u kJkg 1 2 250 2 3 0 22074 3 4 125 4 1 0 22074 Ciclo 12341 2 Um conjunto cilindropistão sendo o pistão muito fino de massa desprezível e não transmite calor A área da seção transversal do cilindro é de 012 m2 e tem altura total de 108 m Conforme mostra a figura abaixo acima do pistão há óleo a 20 C cuja massa específica é de 835 kgm³ Dentro do cilindro e abaixo do pistão há sendo o volume e temperatura de 028 m3 e 29815 K respectivamente Pelo fundo do cilindro ocorre transferência de calor para o provocando a expansão do mesmo o que faz o pistão subir Isso faz despejar gradativamente o óleo para fora do cilindro pela sua borda superior O processo termina quando o pistão alcança o topo do cilindro Encontre para o processo a massa de vale 1050 3A Uma carga sistema de 1000 kg deve ser içada por um guindaste a uma altura de 150 m sendo de 60 s o tempo para realizar tal operação Encontre a potência kW que o guindaste deve usar para realizar a citada operação e interprete o sinal da potência encontrada Faça uma tabela da potência pelo tempo fazendo o t variar de 0 a 240 s de 30 em 30 s 3B Um veículo sistema esportivo de massa igual a 1640 kg acelera no plano de 0 a 100 kmh em 27 s o que é feito em 80 m Encontre a potência média kW que o motor do veículo precisa para atingir a marca mencionada vale 1050 4 Uma turbina adiabática é alimentada por argônio a 900 kPa e 450 C com uma velocidade de 85 ms sendo descarregado a 150 kPa e velocidade de 152 ms A tomada de entrada da turbina tem área de 58 cm2 Sabe se que a potência desenvolvida pela turbina é de 254 kW Encontre a temperatura de descarga do argônio em ºC e K e as vazões volumétricas na tomada de entrada e de descarga da turbina Mostre o processo no diagrama e no diagrama indicando todos os valores encontrados vale 1050 5 Uma válvula de expansão é alimentada com líquido saturado de refrigerante R410A a pressão de 21402 kPa sendo expandido para a pressão de 5731 kPa Nessa pressão o refrigerante R410A entra em um evaporador com capacidade de transferência de calor de 15 kW Na saída do evaporador o refrigerante está no estado de vapor saturado Encontre a as temperaturas de entrada e de saída do R410A através da válvula de expansão e seu volume específico na saída b o fluxo de massa de R410A através do evaporador c as vazões volumétricas na entrada e na saída do evaporador em m³h d Mostre os processos no diagrama e no indicando todos os valores obtidos vale 1050 2 A 012 m² H 108 m p0éro 835 kgm³ VNL2 0128 m³ TNL2 29815 k Po 100 kpa q 981 ms² Q W ΔU m Δu m Cw ΔT 1 P2 P0 p0éro Po Foéro A Po móero g A móero Héleo A pölleo H Héleo HNL2 HNL2 VNL2 A 2133 m Héleo 108 233 847 m móero 8197 m 012 m² 835 kg m³ 89869 kg P2 P0 89869 981 012 16938073 Pa 16938 kPa MNZ 0536 kg 2 P2 P0 100 kpa V2 108 m 012 m² 1296 m³ P1V1 T1 P2V2 T2 T2 p2 V2 T1 p1 V1 100 10³ 1296 29815 16938 10³ 028 T2 81657 k W δw p ΔV po A Höleo2 Héleo1 A i poéo Höle0 Höle1 2 W 100 100³ 012 108 233 012 981 835 108 233 2 W 101610 5465814 15623 kJ MNZ 0713 kJkg C Q W m Cw ΔT Q 0536 0743 81657 29815 15623 Q 36275 kJ Questão 3 M 1000 kg H 150 m Δt 600 q 981 ms² A1 P T p1 H 1000 kg 981 ms² 150 m 14715000 J a V cst P FG p 1972 10⁶ J 760 D 249523 kW 3B1 M1640 KG ΔV 100 0 100 kmh ΔV 2778 mD Δt 27s a ΔV Δt 2778 27 1029 ms² ΔS 80 m T m a ΔS 1640 kg 1029 ms² 80 m T 730902 J P 1349 10⁶ J 27 499 kW Questão 4 P1 900 kpa P2 150 kpa Pt 254 kW R 02081 kPam³ T1 950 C V1 85 mD V2 152 mD Considerando regime permanente m1 m2 A1 58 cm² N1 RT1 P1 012081 723 900 01672 m³kg m 1A1V1 1001672 00058 85 2949 kgs Wt m h2 h1 V2² V1²2 h φ ΔT φ 05203 kJkgC 254 kJs 2949 kgs05203T2 4501 75² 85²2 05203 T2 231135 8611300 7395 T2 73186 ºC v2 RT2 ρ2 012087 40486 750 005617 m³kg v2 005617 2949s 1656 m³s v1 85 00058 0493 m³s Graphs P vs v and T vs v Questão 5 Qasp 15 kW Estado 1 P1 21401 kPa Líquido saturado T1 35 C v1 0000995 m³kg H1 11495 kJkg Estado 2 T2 10 C P2 5731 kPa H2 H1 11495 kJkg X 11495 1 X 4280 X 27598 X 031 v2 001468 m³kg Estado 3 Vapor saturado P3 P2 T3 T2 H3 H2 27595 kJkg v3 0109553 m³kg a T1 35 C T2 10 C v2 001468 m³kg b m H3 H2 Qasp m 15 kJs 27598 11495 009315 kgs c v2 001468 m³kg 009315 kgs 3600 sh 49228 m³h v3 0109553 m³kg 009318 kgs 3600 sh 152729 m³h Graphs P vs v and T vs v