Termodinâmica - Lista de Exercícios Resolvidos - Ciclo de Rankine e Entropia

Periodo Turma Data Nota 1 Refrigerante134a entra nas serpentinas do evaporador de um sistema de refrigeração como uma mistura saturada de líquido e vapor à pressão de 100 kPa O fluido remove 300 kJ de calor do espaço resfriado o qual é mantido a 10 C e deixa o evaporador com vapor saturado à mesma pressão Determine a A variação da entropia do refrigerante 15 pontos b A variação da entropia do espaço refrigerado 05 ponto c A variação total de entropia nesse processo 05 ponto 2 Um arranjo pistãocilindro isolado contém 14 L de água líquida saturada à pressão constante de 400 kPa A água é agitada por uma roda de pás e ao mesmo tempo uma tensão de alimentação de 110 V ligada a um resistor colocado na água faz circular uma corrente de 130 A por 135 minutos Considerando que dois terços de água permanecem na fase líquida durante esse processo a uma pressão constante determine o trabalho realizado pelas pás 25 pontos 3 Uma quantidade de calor de 350 kJ é transferida diretamente de um reservatório quente a 1450 K para um reservatório frio a 525 K Calcule a variação da entropia dos dois reservatórios e determine se o princípio de aumento da entropia é satisfeito 25 pontos 4 Um ciclo de Rankine simples ideal que utiliza água como fluido de trabalho opera a 10 kPa no condensador e a 125 Mpa e 600 C na saída da caldeira Calcule o trabalho produzido pela turbina o calor fornecido no interior da caldeira e a eficiência térmica do ciclo 25 pontos Formulário W Pv2 P1 P dV n R T ln V2 V1 processo isotérmico W Pv P1 dV P ΔV pressão constante Q W ΔU ΔEc ΔEp ΔU m u2 u1 ΔEc m 2 v 2 v 1 2 Ep m g z2 z1 Q W ΔH ΔEc ΔEp ΔH m h2 h1 ΔEc m 2 v 2 v 1 2 Ep m g z2 z1 ṁ ρ V ρ A c v med y y1 x yy y1 Welet Welet Δt Welet V i v V m ṁ COPR QL Wliq COPRrev T H TL 1 Q ṁ cp ΔT ΔSFQ QH TH ΔSFF QL TL Sger ΔSFQ ΔSFF wbent v1 P2 P1 wbent h2 h1 qent h3 h2 qsai h1 h4 Wtsai h4 h3 wliq Wtsai Wbent η wliq qent 1 qsai qent Wliq m wliq Qsai m qsai Tabela para água Tabela para água Saturated waterPressure table Specific volume Internal energy Enthalpy Entropy m3kg kJkg kJkg kJkg K kJkg K Press Sat Sat Sat Sat Sat Sat Sat Sat kPa temp liquid vapor liquid Evap vapor liquid Evap vapor liquid Evap vapor Tsat C v f v g uf ug hf hg sf sg 10 697 0001000 12919 29302 23552 23845 29303 24844 25137 01059 88690 89749 15 1302 0001001 87964 54686 23381 23928 54688 24701 25247 01956 86314 88270 20 1750 0001001 66990 73431 23255 23989 73433 24595 25329 02606 84621 87227 25 2108 0001002 54242 88422 23154 24038 88424 24510 25394 03118 83302 86421 30 2408 0001003 45654 10098 23215 24079 10098 24493 25448 03543 82222 85765 40 2896 0001004 34791 12139 22931 24145 12139 24323 25537 04224 80510 84734 50 3287 0001005 28185 137755 22931 24145 12139 24230 25537 04224 80510 84734 75 4029 0001009 19233 16874 22611 24298 16875 25740 05763 76738 82501 10 4581 0001010 14670 19179 22454 24372 1918 25983 06492 74996 81488 15 5397 0001014 10020 22593 22221 24480 22594 25973 07549 72522 80071 20 6006 0001027 76481 25140 22046 24560 25142 26089 08320 70752 79073 25 6496 0001029 62034 27193 21904 24624 27196 26089 08392 69370 78302 30 6906 0001032 52287 28924 21785 24677 28927 25839 09441 68234 77675 40 7586 0001026 39933 31758 21588 24763 31762 25631 10261 66430 76691 50 8132 0001033 32403 34049 21427 24832 34054 23646 10912 65019 75931 70 9061 0001037 22172 38436 21118 24961 38444 26452 1137 6246 74558 75 9597 0001043 16941 41740 20882 25056 41751 26750 13028 6056 73589 101325 9997 0001048 16734 41895 20870 25060 41906 26549 13028 6056 73589 125 10537 0001053 13750 44423 20688 25132 44436 26941 13741 59100 72841 150 11105 0001059 11594 46697 20523 25192 46713 27039 14837 57894 72231 175 11604 0001057 10037 48682 20377 25245 48701 27002 14850 56865 71716 200 12021 0001061 088578 50450 20246 25291 50471 27016 15302 55968 71270 225 12397 0001064 079329 52047 20127 25332 52071 27117 15706 55171 70877 250 12741 0001067 071873 53508 20018 25368 53535 27165 16072 54453 70525 275 13058 0001070 065732 54857 19916 25401 54886 27209 16408 53800 70207 300 13352 0001073 060582 56111 19821 25432 56143 27249 16717 53200 69917 325 13628 0001076 056199 57284 19731 25459 57319 27286 1717 52645 69650 350 13886 0001079 052422 58389 19646 25485 58426 27320 17274 52128 69402 375 14130 0001081 049133 59432 19566 25509 59473 27351 17526 51645 69171 400 14361 0001083 046242 60422 19489 25531 60466 27384 17765 51191 68955 450 14790 0001088 041392 62265 19345 25571 62314 27434 18205 50356 68561 500 15183 0001093 037483 63954 19212 25607 64009 27481 18604 49603 68207 550 15546 0001097 034261 65516 19088 25639 65577 27524 18970 48916 67886 600 15885 0001101 031560 66972 18971 25668 67038 27562 19308 48285 67593 650 16198 0001104 029260 68337 18861 25694 68408 27596 19623 47699 67322 Superheated water Continued T v u h s v u h s v u h s C m3kg kJkg kJkg kJkg K m3kg kJkg kJkg kJkg K m3kg kJkg kJkg kJkg K P 90 MPa 30335C P 100 MPa 31100C P 125 MPa 32781C Sat 0020489 25585 27429 56791 0018028 25452 27255 56159 0013496 25056 26743 54638 325 0023284 26476 28571 58738 0019877 26116 28103 57596 350 0025816 27250 29573 60380 0022440 26996 29240 59460 0016138 26249 28266 57130 400 0029960 28492 31188 62876 0026436 28331 30975 62141 0020030 27896 30400 60433 450 0033524 29563 32580 64872 0029782 30475 32424 64159 0023019 29137 32015 62749 500 0036793 30563 33874 66053 0032811 30470 33751 65995 0025630 30232 33436 64651 550 0039885 31530 35120 68164 0035655 31454 35020 67585 0028033 31261 34765 66317 600 0042861 32484 36341 69605 0038378 32420 36258 69045 0030306 32258 36046 67828 650 0045755 33434 37552 70954 0041018 33380 37481 70408 0032491 33241 37302 69227 700 0048589 34388 38761 72229 0043597 34340 38700 71693 0034612 34220 38546 70540 750 0051432 36320 41192 74606 0048629 36282 41145 74085 0038724 36188 41028 72967 800 0059562 38296 43657 76802 0053547 38265 43620 76290 0042720 38189 43529 75159 1000 0064919 40324 46167 78855 0058391 40299 46183 78349 0046641 40235 46065 77269 1100 0070224 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