Prova de Sistemas Térmicos

Universidade Federal de Lavras Prova GNE400 Fevereiro 2025 Nome Matrícula Questão 1 40 pontos CALCULE o poder calorífico inferior do propano gasoso C3H8 em base molar e base mássica a 25C e 1 atm Demonstre a reação de combustão balanceada Questão 2 40 pontos Considere um ciclo Brayton Simples padrão ar que funciona em regime permanente no qual o compressor é adiabático e isentrópico e recebe ar ambiente a 100kPa e 15C A razão de pressão do compressor é de 10 e a temperatura máxima do ciclo é de 1100C A turbina de expansão também é adiabática e isentrópica e tem a pressão de saída igual à pressão ambiente Considere que não há queda de pressão na câmara de combustão e que não há variações significativas de energias cinética e potencial Determine a o trabalho específico do compressor b o trabalho específico da turbina c o calor que entra na câmara de combustão d a eficiência do ciclo Questão 3 20 pontos Um cômodo contem ar úmido a 30C e 100kPa de pressão A pressão parcial do vapor dágua na mistura de ar úmido é de 15kPa Determine a a umidade relativa b a umidade absoluta gkg ar seco Universidade Federal de Lavras Departamento de Engenharia PROVA GNE 400 Sistemas Térmicos Fevereiro 2025 NOME Pedro Vitor da Silva Matrícula 202110878 Questão 1 40 pontos Considere uma usina termelétrica de potência com ciclo Rankine Simples com vapor dágua como fluido de trabalho O vapor gerado na caldeira tem 5MPa e 350C e é condensado à pressão de 75kPa até a condição de líquido saturado Determine a a eficiência térmica do ciclo considerando a turbina a vapor e a bomba isentrópicas b a eficiência térmica do ciclo considerando a eficiência isentrópica da bomba de 60 e da turbina a vapor de 85 Hipóteses 1Regime permanente 2 Variações de energias cinética e potencial podem ser desprezadas 3 A turbina e a bomba são adiabáticas 4 Não há queda de pressão na caldeira e no condensador Questão 2 40 pontos Uma torre de resfriamento de circulação forçada opera em uma central termelétrica sendo utilizada para redução da temperatura da água que circula no condensador existente na planta A água de resfriamento entra na torre a 35C e sai a 22C com uma vazão de 100 kgs Ar atmosférico entra na torre a 22C 1atm e 60 de umidade relativa saindo a 29C e 100 de umidade relativa A água de reposição está disponível para a torre a 20C Hipóteses 1 Regime permanente 2A torre de resfriamento é adiabática 3 Ar seco pode ser modelado como gás ideal 4 Não são consideradas variações de energia cinética e potencial Determine a A umidade absoluta do ar que entra da torre kg vaporkg ar seco b A umidade absoluta do ar que sai da torre kg vaporkg ar seco c A vazão mássica de água de reposição consumida pela torre em kgs Questão 3 20 pontos Determine a razão arcombustível em base mássica da combustão completa do octano C8H18 com 100 do ar teórico Hipóteses 1 Cada mol de O2 do ar é acompanhado por 376 mols de N2 2 o nitrogênio é considerado inerte 3 a combustão é completa 1 a ρ 5MPa 50 bar T 400C Tabela de vapor superaquecido 6MPa 65408 KJKgK 4MPa 67690 KJKgK S 65408 676902 665 KJKgK b ρ 5MPa T 100C Tabela líquido comprimido S 13030 KJKgK c ρ 5MPa μ 18725 KJKg Tabela água saturada em função da pressão μf 11478 KJKg μv 25971 KJKg Δf 29202 KJKg Δv 59738 KJKg μ μf x μv μf x μ μfμv μf 18725 1147825971 11478 05 Δ Δf x Δv Δf Δ 29202 0559738 29202 44468 KJKgK d ρ 5MPa vapor saturado tabela vapor saturado Δ 59734 KJKgK dsdt Q1T1 Q2T2 Q3T3 σ σ Q1T1 Q2T2 Q3T3 σ 250 BtuΔ500R 350 BtuΔ700R 500 BtuΔ1000R 15 BtuΔR σ 0 Não é válido 5 0 ΣQjTj mΔs1 Δs2 σ σm Δs2 Δs1 Tabela A4 Δs1 71271 KJKgK Tabela A3 Δs2 Δf x2Δg Δf Δs2 14336 098 72233 14336 71075 KJKgK σm 7107 71271 KJKgK σm 002 KJKgK não pode ser negativo o valor reivindicado não pode estar correto 2 a Δs1 66352 tabela vapor superaquecido Δs2 Δf 100C 1307 KJKgK tabela líquido comprimido Δs Δs2 Δs1 1307 66352 53282 KjKgK b T1 40C hf 1634 KJKg tabela refrigerante R134A hfg 16355 KJKg x h1 hfhfg 11144 163416355 0581 Δs1 Δf x Δfg 0066 0581 0693 0469 KJKgK p2 5 bar vapor supersaturado Δs 0917 0469 0448 KJKgK c Δs Cp lnT2T1 R lnp2p1 Δs 1005 ln600280 0287 ln12 0967 KJKgK 4 a Q W entrada W saída 1hp 0707 btus W entrada 2 x 0707 1414 Btus W saída 189 x 0707 1337 Btus Q 1414 1337 0077 Btus b S QTs S ent S saída Ts 110 45967 56967 R Ta 70 45967 52967 R S transf QTs 007756967 0000135 BtuRs S 0000135 QTa S 0000135 007752967 000028 BtuRs