Lista de Exercícios 2 - Termodinâmica Aplicada II

Lista de Exercícios 2 Termodinâmica Aplicada II Engenharia Química 1 Ar a 10 C e 80 kPa entra no difusor de um motor a jato com uma velocidade de 200 ms A área de entrada do difusor é de 04 m2 O ar sai do difusor com uma velocidade muito pequena comparada à velocidade de entrada Determine a O fluxo de massa de ar b A temperatura do ar na saída do difusor Resp a 7861 kgs b 30293 K 2 Ar a 80 kPa e 127 C entra em um difusor adiabático em regime permanente a uma taxa de 6000 kgh e sai a 100 kPa A velocidade da corrente de ar é diminuída de 230 para 30 ms enquanto passa pelo difusor Encontre a A temperatura de saída do ar b A área de saída do difusor Resp a 42562 K b 0068 m2 3 Uma determinada quantidade de ar entra em regime permanente em um bocal adiabático a 300 kPa 200 C e 45 ms e sai a 100 kPa e 180 ms A área na entrada do bocal é de 110 cm2 Determine a O fluxo de massa no bocal b A temperatura de saída do ar c A área na saída do bocal Resp a 109 kgs b 45815 K c 008 m2 4 Vapor entra em um bocal a 400 C e 800 kPa com uma velocidade de 10 ms e sai a 300 C e 200 kPa enquanto perde calor a uma taxa de 25 kW Para uma área de entrada de 800 cm2 determine a velocidade e a vazão volumétrica do vapor na saída do bocal Resp 60602 ms 274 m3s 5 Dióxido de carbono a 1 MPa e 500 C entra em regime permanente e com fluxo de massa de 6000 kgh em um bocal adiabático saindo a 100 kPa e 450 ms A área na entrada do bocal é de 40 cm2 Determine a A velocidade na entrada b A temperatura na saída Resp a 6098 ms b 68580 K 6 Um certo volume de gás nitrogênio inicialmente a 60 kPa e 7 C entra em um difusor adiabático em regime permanente a uma velocidade de 275 ms saindo a 85 kPa e 27 C Determine a A velocidade do nitrogênio na saída b A razão entre a área de entrada e a área de saída A1A2 Resp a 18454 ms b 090 7 Refrigerante134a entra em regime permanente em um difusor como vapor saturado a 800 kPa com velocidade de 120 ms e sai a 900 kPa e 40 C O refrigerante está ganhando calor a uma taxa de 2 kJs à medida que passa pelo difusor Considerando que a área de saída é 80 maior do que a área de entrada determine a A velocidade na saída b O fluxo de massa do refrigerante Resp a 6082 ms b 131 kgs 8 Refrigerante134a entra em um compressor a 100 kPa e 24 C com uma vazão de 135 m3min e sai a 800 kPa e 60 C Determine o fluxo de massa do R134a e a potência fornecida ao compressor Resp 0115 kgs 696 kW 9 Vapor escoa em regime permanente por uma turbina adiabática Na entrada o vapor está a 6 MPa 400 C e 80 ms e na saída a 40 kPa 92 de título e 50 ms O fluxo de massa do vapor é de 20 kgs Determine a A variação da energia cinética b A potência produzida c A área de entrada da turbina Resp a 39 kW b 146 MW c 00119 m2 10 Vapor de água entra em uma turbina adiabática a 10 Mpa e 500 C e sai a 10 kPa com um título de 90 Desprezando as variações das energias cinética e potencial determine o fluxo de massa necessário para uma produção de potência de 5 MW Resp 485 kgs 11 Um compressor de ar adiabático comprime 10 Ls de ar a 120 kPa e 20 C para 1000 kPa e 300 C Determine a O trabalho requerido pelo compressor em kJkg b A potência necessária para fazer o compressor de ar funcionar em kW Resp a 28504 kJkg b 406 kW 12 Vapor inicialmente a 60 MPa e 600 C flui em regime permanente em uma turbina com uma vazão mássica de 26 kgs e velocidade desprezível O vapor deixa a turbina a 05 MPa e 200 C com uma velocidade de 180 ms A taxa de trabalho realizado pelo vapor na turbina é medida em 20 MW Considerando que a mudança de altura entre a entrada e a saída da turbina é desprezível determine a taxa de transferência de calor associada com esse processo Resp 4568 kW 13 Determine a potência de entrada para um compressor que comprime hélio de 150 kPa e 20 C para 400 kPa e 200 C Esse gás entra no compressor por meio de um tubo de 01 m2 a uma velocidade de 15 ms Qual é o aumento no fluxo de energia durante esse processo Resp 34489 kW 13805 kW 14 Uma mistura de líquidovapor saturado de água chamada de vapor úmido inicialmente a 2000 kPa em uma linha de vapor é estrangulada até uma pressão de 100 kPa e uma temperatura de 120 C Qual é o título na linha de vapor Resp 0956 15 Uma válvula bem isolada é usada para estrangular vapor de água inicialmente a 8 MPa e 350 C para uma pressão de 2 MPa Determine a temperatura final do vapor Resp 28155 C 16 As correntes quente e fria de um fluido são misturadas em uma câmara de mistura rígida O fluido quente flui para a câmara a uma vazão mássica de 50 kgs com energia de 150 kJkg O fluido frio flui para a câmara com uma vazão mássica de 150 kgs e energia de 50 kJkg Há transferência de calor para a vizinhança a partir da câmara de mistura a uma quantidade de 55 kW A câmara de mistura opera em regime permanente e não ganha ou perde energia ou massa com o tempo Determine a energia transportada a partir da câmara de mistura pela mistura de fluido por unidade de massa de fluido em kJkg Resp 7473 kJkg 17 Uma corrente de água quente a 80 C entra em uma câmara de mistura com um fluxo de massa de 05 kgs onde é misturada com uma corrente de água fria a 20 C Para que a mistura saia da câmara a 42 C determine o fluxo de massa da corrente de água fria Considere que todas as correntes estão a uma pressão de 250 kPa Resp 0865 kgs 18 Vapor de água entra no condensador de uma usina de potência a vapor a 20 kPa e título de 95 com um fluxo de massa de 20000 kgh O vapor deve ser resfriado pela água de um rio próximo a qual circulará pelos tubos que estão dentro do condensador Para evitar poluição térmica a água do rio não poderá sofrer um aumento de temperatura acima de 10 C Considerando que o vapor deve sair do condensador como líquido saturado a 20 kPa determine o fluxo de massa necessário para a água de resfriamento Resp 2979 kgs 19 O condensador de um ciclo de refrigeração é basicamente um trocador de calor em que um refrigerante é condensado pela rejeição de calor para um fluido de resfriamento Refrigerante134a entra em um condensador a 1200 kPa e 85 C a uma vazão mássica de 0042 kgs e sai à mesma pressão subresfriado em 63 C abaixo de sua temperatura de saturação A condensação é realizada pela água de resfriamento a qual sofre uma elevação de temperatura de 12 C no condensador Determine a A taxa de calor transferido para a água no condensador em kJ min b A vazão mássica de água em kgmin Resp a 52534 kJmin b 1047 kgmin 20 O evaporador de um ciclo de refrigeração é basicamente um trocador de calor em que um refrigerante é evaporado por absorção de calor a partir de um fluido Refrigerante22 entra em um evaporador a 200 kPa com um título de 22 a uma vazão volumétrica de 225 m3h O R22 deixa o evaporador à mesma pressão superaquecido a 5 C O refrigerante é evaporado por absorção de calor do ar cuja vazão mássica é de 05 kgs Determine a A taxa de calor absorvido a partir do ar b A variação de temperatura do ar As propriedades do R22 na entrada e de saída do evaporador são h1 2202 kJkg v1 00253 m3kg e h2 3980 kJkg Resp a 439 kW b 874 C