Trabalho em Grupo 1 - Termodinâmica 2021-2

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 EAN Docente: Izabel C F Moraes Data: 04 de outubro de 2021. EN4 - Grupo: _____________________________________ Nº USP: _____________ _____________________________________ Nº USP: _____________ _____________________________________ Nº USP: _____________ _____________________________________ Nº USP: _____________ Questão 1 – Um conjunto cilindro-pistão com agitador é usado para a expansão de 1,5 kg de ar, por dois processos em série, a partir de um estado inicial em que a pressão é de 300 kPa e a temperatura de 350 K Processo A: isobárico até o volume específico de 0,5 m3/Kg. Processo B: isotérmico até o volume específico de 0,7 m3/Kg. No processo A, durante um intervalo de 7 minutos, um agitador transfere energia para o ar a uma taxa de 0,6 kW e durante o processo B, o agitador é desligado. Assumindo o comportamento de gás ideal para o ar, determine: (A) a quantidade de energia transferida como calor para o processo global. (B) A razão entre a P2 e a P3 (processo B) (C) Esboce o processo global em um diagrama P-v, indicando as linhas isotérmicas Questão 2 – Água entra na câmara de flash (uma válvula de estrangulamento) a 250 °C como líquido saturado á taxa de 50 l/h. O vapor resultante do processo flash entra em uma turbina e dela sai a 25 kPa com título de 93%. A pressão do vapor na saída da câmara flash é de 0,45 MPa. (DICA: o processo 2-3 corresponde a região bifásica ou a região de equilíbrio líquido-vapor). Determine: (A) a temperatura do vapor de água após o processo flash (B) o título na saída da válvula de estrangulamento (C) a potência produzida pela turbina. 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 EAN Docente: Izabel C F Moraes Data: 18 de novembro de 2021. EN4 - Grupo: _____________________________________ Nº USP: _____________ _____________________________________ Nº USP: _____________ _____________________________________ Nº USP: _____________ _____________________________________ Nº USP: _____________ Ciclo de Rankine – Máquina térmica (Ciclo ideal das usinas de potência a vapor) O ciclo de Rankine Ideal não envolve nenhuma irreversibilidade interna e consiste nos quatro processos seguintes: ✓ 1-2 compressão isentrópica em uma bomba ✓ 2-3 Fornecimento de calor a pressão constante em uma caldeira ✓ 3-4 Expansão isentrópica em uma turbina ✓ 4-1 Rejeição de calor a pressão constante em um trocador de calor Questão: Considere uma usina de potência a vapor de água que opera em um ciclo de Rankine simples e ideal e produz uma potência de 45 MW. O vapor entra na turbina a 7 MPa e 500 ºC e é refriado no condensador a uma pressão de 10 kPa pela água de um lago que escoa nos tubos do condensador a uma taxa de 2000 kg/s. Mostre num diagrama T-s, que inclua as linhas de saturação. Determine: Parte A (a) a eficiência térmica do ciclo, (b) o fluxo de massa do vapor e (c) a elevação da temperatura da água de resfriamento. Parte B: considerando uma eficiência isentrópica de 87% para a turbina e a bomba, calcule (a) a eficiência térmica do ciclo, (b) o fluxo de massa do vapor e (c) a elevação da temperatura da água de resfriamento. OBS: (i) água entra na bomba como líquido saturado e sai da bomba com a pressão de operação da caldeira. (ii) O vapor entra na turbina como vapor superaquecido na pressão de operação da caldeira e sai como mistura (L) + (V) saturada na pressão de operação do condensador. (iii) O processo de condensação é isobárico