1 Prova de Termodinâmica 2 ME75G S41 A

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1ª Prova de Termodinâmica 2 ME75G S41 (05 08 2021) 1º semestre de 2021.
Faça todas as hipóteses necessárias para a resolução da prova.
Todas as equações necessárias estão na prova. Tabelas de propriedades termodinâmicas seguem anexas ao e-mail da prova.
Coloque o nome legível antes de enviar para o professor (e-mail lucianorossi@utfpr.edu.br). 
(1ª questão) Água é o fluido de trabalho em um ciclo de Rankine ideal com reaquecimento. Vapor superaquecido entra na turbina a 8,0 MPa, 480ºC. A pressão do condensador é de 8 kPa. Vapor d’água se expande através da turbina de primeiro estágio até 0,7 MPa e então é reaquecido até 440ºC. A potência líquida produzida pelo ciclo é 100 MW. Determine para este ciclo (a) a taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho que passa através do gerador de vapor, em MW (b) a eficiência térmica; (c) a taxa de transferência de calor para a água de arrefecimento que passa pelo condensado, em MW.
Ciclo Rankine com reaquecimento.
(2ª questão) Considere um ciclo motor Diesel que apresenta temperatura máxima igual a 1500 K. Quando o cilindro está no ponto morto inferior, o ar contido na câmara apresenta temperatura e pressão iguais a 300 K e 200 kPa. Sabendo que a pressão do ar no instante em que cessou o processo de combustão é de 7,0 MPa, determine (a) a pressão máxima, (b) o rendimento térmico e (c) a pressão média efetiva deste ciclo. Quando necessário considere os calores específicos constantes (CP e CV, lembrando que k = CP/CV) no formulário mais abaixo. 
Diagramas p-v e T-s para um Ciclo padrão Diesel
Equações:
Balanços de massa para sistemas abertos: 
Balanços de energia para sistemas abertos:
Balanços de entropia para sistemas abertos:
Eficiência isentrópicas de turbinas (1 é entrada e 2, saída): 
Eficiência isentrópica de bombas (1 é entrada e 2, saída): 
Trabalho por unidade de massa nas bombas de um ciclo de potência a vapor.
Eficiência térmica de sistemas de potência a vapor com reaquecimento:
Gás ideal (ar com M = 28,97 kg/kmol), R = kJ/(kmol.K)
Balanços de energia para as etapas dos ciclos Otto e Diesel:
Expressões utilizadas nos ciclos Otto e Diesel, quando supondo calores específicos constantes:
 , , 
Admita os valores de CP e de Cv constantes, quando precisar 
Eficiência térmica dos ciclos Otto e Diesel
Processos isentrópicos para ciclos Otto e Diesel:
Volume relativo:
Pressão relativa:
Pressão média efetiva (pme):