Lista - Termodinâmica Aplicada 2 2021 2

ATENÇÃO: O documento abaixo é confidencial. 1 - Considere um ciclo Brayton ideal que fornece uma potência de 78,5 MW para um gerador elétrico. A temperatura mínima do ciclo e da saída da turbina são 21,195°C e 553,32°C, respectivamente. A pressão mínima do ciclo é 78,5 kPa e a razão de pressão no compressor é 16,24. Considere as hipóteses de padrão ar frio e determine: a. Potência da turbina - [MW] b. Razão do consumo de trabalho - [%] c. Eficiência térmica - [%] 2 - Considere um motor a gasolina que opera um ciclo ideal. Sabe-se que a temperatura e pressão ambientes são 13,345°C e 70,65 kPa. A combustão gera 1160 kJ/kg que é absorvido pelo ar e cuja temperatura se eleva até 2061,32°C. Considere as hipóteses de padrão ar frio e determine: a. Razão de compressão - [-] b. O trabalho por unidade de massa do combustível - [kJ/kg] c. A pressão máxima do ciclo - [kPa] 3 - Considere um motor que opera em um ciclo Stirling ideal. No início da compressão isotérmica o ar tem 19,625°C e 78,5 kPa. A razão de compressão é 6,96 e a máxima temperatura do ciclo é 1276°C. Considere as hipóteses de padrão ar frio e determine: a. Pressão máxima do ciclo - [kPa] b. Eficiência térmica do ciclo sem regenerador - [%] c. Eficiência térmica do ciclo com regenerador ideal - [%] 1 - Um motor ideal a gasolina tem adição de calor de 2556 kJ/kg, uma razão de compressão de 9,94, e a pressão e a temperatura no início da combustão de 91,8 kPa e 10,2°C. Utilize as hipóteses de padrão ar frio e determine: a. Temperatura máxima - [°C] b. Pressão máxima - [kPa] c. Eficiência térmica - [%] d. Pressão média eficaz - [kPa] 2 - Uma usina geradora de energia elétrica roda um ciclo Rankine simples ideal. A pressão na caldeira é 3000 kPa e a temperatura máxima e mínima do ciclo são 459°C e 85,2°C, respectivamente. Detemine: a. Valor absoluto do calor recebido na caldeira - [kJ/kg] b. Valor absoluto do trabalho na turbina - [kJ/kg] c. Valor absoluto do calor rejeitado no condensador - [kJ/kg] d. Eficiência térmica do ciclo - [%] e. Eficiência térmica de um ciclo de Carnot operando com as mesmas temperaturas - [%] 3 - Considere um refrigerador ideal. O fluido de trabalho é R-410a. O ciclo tem uma temperatura mínima de -14,2°C e pressão máxima de 1200 kPa. Determine: a. Valor absoluto do calor removido do ambiente refrigerado - [kJ/kg] b. Valor absoluto do calor rejeitado para o ambiente externo - [kJ/kg] c. Coeficiente de performance - [Adimensional] 1 - Considere um motor ideal a gasolina. Sabe-se que a temperatura e pressão ambientes são 13,345°C e 70,65 kPa. A combustão gera 1160 kJ/kg que é absorvido pelo ar e cuja temperatura se eleva até 2061,32°C. Considere as hipóteses de padrão ar frio e determine: a. Razão de compressão - [-] b. O trabalho por unidade de massa do combustível - [kJ/kg] c. A pressão máxima do ciclo - [kPa] 1 - Considere um ciclo Rankine ideal com um estágio de reaquecimento. O fluido de trabalho é água. A caldeira produz vapor a 4000 kPa e 612°C. O condensador rejeita 14200 kW de calor e é mantido a 60°C. A turbina de alta pressão expande a água até 500 kPa. A turbina de baixa pressão expande o fluido até um estado de vapor saturado. Determine: a. Vazão mássica - [kg/s] b. Temperatura de na saída do reaquecimento - [°C] c. Potência total das turbinas - [kW] d. Taxa de transferência de calor recebida na caldeira- [kW] e. Eficiência térmica do ciclo - [%] 2 - Considere um refrigerador ideal. O fluido de trabalho é R-134a. A pressão máxima é 1420 kPa e a temperatura mínima é -14,2°C. Sabe se que a vazão mássica no compressor é de 0,284 kg/s. Determine: a. Taxa de calor removido do ambiente refrigerado - [kW] b. Taxa de calor rejeitada para o ambiente externo - [kW] c. Coeficiente de performance - [Adimensional] 3 - Considere um refrigerador a gás ideal. O ar entra a -21,3°C e 102kPa no compressor. O ar é resfriado até 49,7°C e 408 kPa no trocador de calor. Considere a hipótese padrão ar frio e determine: a. Temperatura na saída do expansor - [°C] b. Calor por unidade de massa removida do ambiente refrigerado - [kJ/kg] c. Calor por unidade de massa rejeitada para o ambiente externo - [kJ/kg] d. Trabalho por unidade de massa do compressor - [kJ/kg] e. Coeficiente de performance - [Adimensional]