Exercícios - Primeira Lei - Termodinâmica - 2023-2

Universidade de São Paulo. Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos. Departamento de Engenharia de Alimentos (ZEA) Curso: Engenharia de Alimentos Disciplina: Termodinâmica (ZEA0466). Turma EAD Docente: Izabel C F Moraes Data: 26 de setembro de 2023. Dicas para Resolução de problemas 1. Defina cuidadosamente o sistema (ou volume de controle), delimitando claramente a fronteira (ou superfície de controle); 2. Utilize as hipóteses simplificadoras 3. Indique o calor e o trabalho através da fronteira do sistema, assim como seus respectivos sinais. 4. Sempre que possível esboce o processo termodinâmico em um diagrama Pv ou Tv Exercícios: Primeira Lei aplicada em Volume de Controle 1) Vapor entra em uma turbina operando em estado estacionário com uma vazão mássica de 4600 kg/h. A turbina desenvolve uma saída de potência de 100 kW. Na entrada, a pressão é 60 bar, a temperatura de 400 °C e a velocidade 10 m/s. Na saída a pressão é 0,1 bar, o título é 0,9 (90%) e a velocidade é de 50 m/s. Calcule a taxa de transferência de calor entre a turbina e a vizinhança. 2) Uma unidade de troa de calor com água gelada é projetada para resfriar 5 m3/s de ar inicialmente a 100 kPa e 30 °C até 100 kPa e 18 °C, usando água a 8°C. Determine a temperatura máxima de saída de água, considerando a vazão mássica da água equivalente a 2 kg/s. 3) Ar a 100 kPa e 280 K é comprimido em regime permanente até 600 kPa e 400 K. O fluxo de massa de ar é 0,02 kg/s, e ocorre uma perda de calor de 16 kJ/kg durante o processo. Assumindo que as variações nas energias cinética e potencial são desprezíveis, determine a potência necessária para esse compressor. (Figura 5-27) 4) Uma corrente de refrigerante-134a a 1 MPa e 20 °C é misturada com outra corrente a 1 MPa e 80 °C. Considerando que o fluxo de massa da corrente fria equivale a duas vezes o fluxo da corrente quente, determine a temperatura e o título da corrente de saída.