P1 - Termodinâmica 2 2021-2

Prova 1 (Modelo C – Tirei 5, não dá pra saber oq está certo ou não) Qual é a potência requerida pelo compressor do ciclo a gás? ○ 88 MW ○ 188 MW ○ 305 MW ● 382 MW ○ 570 MW Qual é a potência líquida gerada pela turbina a gás? ○ 88 MW ● 188 MW ○ 305 MW ○ 382 MW ○ 570 MW Qual é a eficiência exergética da caldeira de recuperação? ○ 0% ● 64% ○ 68% ○ 83% ○ 100% Questão 2 Considere um motor de ignição por centelha de quatro cilindros com um volume de deslocamento total de 1,6 litro. Os processos no interior de cada cilindro do motor são modelados como em um ciclo de ar-padrão Otto, e as condições no início do processo de compressão são 300 K e 90 kPa. A taxa de compressão é igual a 10, e a adição de calor por unidade de massa é 1200 kJ/kg. Considerando uma análise ar-padrão e T0 = 300 K, p0 = 100 kPa, responda os itens a seguir. Qual é a massa de ar contida em cada um dos cilindros? ● 0,418 gramas ○ 0,465 gramas ○ 0,552 gramas ○ 0,580 gramas ○ 0,612 gramas Qual é a pressão no cilindro ao final do curso de compressão? ○ 9,5 bar ● 21,9 bar ○ 23,1 bar ○ 61,8 bar ○ 65,2 bar Qual é a exergia do conteúdo de um cilindro (em kJ) ao final do processo de fornecimento de calor? ○ 0 kJ ○ 0,07 kJ ○ 0,10 kJ ● 0,54 kJ ○ 0,71 kJ Prova 2 (Modelo A) Questão 1 (30 pontos) Considere um ciclo de refrigeração por compressão de vapor ideal que emprega R22 como fluido de trabalho, operando com uma vazão mássica de 12 kg/min e com pressões de evaporação e de condensação de 3,5 e 12 bar, respectivamente. Para esse ciclo, responda as questões abaixo. 1.a. Qual é o coeficiente de desempenho (COP) do sistema? 4,23 4,83 5,11 5,17 5,34 1.b. Qual é a taxa de geração de entropia e a taxa de destruição de exergia na válvula de expansão (para T0 = 25°C)? 3,14 W/K e 80 W 3,14 W/K e 936 W 41,2 W/K e 1031 W 41,2 W/K e 12280 W 188 W/K e 56024 W Questão 2 (30 pontos) Duas correntes de ar úmido são misturadas em regime permanente em um misturador adiabático. A primeira corrente entra com uma vazão mássica de 4 kg/s a 25°C e umidade relativa de 50%. A segunda corrente entra como ar úmido saturado a 5°C, com uma vazão de 5 kg/s. Todos os fluxos estão a 1 atm. Para esse arranjo avalie: 2.a. A temperatura do ar na saída do misturador. 7°C 10°C 14°C 22°C 27°C 2.b. A umidade relativa do ar na saída do misturador. 50% 66% 76% 86% 90% Questão 3 (40 pontos) A figura abaixo representa uma fornalha adiabática que utiliza metano como combustível, produzindo 100 kg/s de gases de combustão a Tf = 1000 K. Os gases de combustão que deixam a fornalha são direcionados a uma caldeira para gerar vapor saturado a 8 bar. Assumindo combustão completa e que o metano e o ar entram separadamente na fornalha a 1 atm e 25°C, determine: 3.1. O excesso de ar necessário para obter a temperatura de saída da fornalha (Tf). 145% 245% 270% 370% 470% Feedback 270% 3.b. A vazão de vapor gerado, se a temperatura dos gases na exaustão da caldeira é 600 K. 0/10 ○ 10,3 kg/s ○ 18,2 kg/s ○ 25,1 kg/s ○ 33,4 kg/s ○ 45,4 kg/s Feedback 18,2 kg/s 3.c. A geração de entropia no processo de combustão, por kmol de CH4. 0/10 ○ 830 kJ/kmol.K ○ 1210 kJ/kmol.K ○ 1430 kJ/kmol.K ○ 2540 kJ/kmol.K ○ 2750 kJ/kmol.K Feedback 1430 kJ/kmol.K