ESTUDO DIRIGIDO_MaqTerm_2017_2

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Universidade Federal Fluminense / Polo Universitário de Volta Redonda 
Departamento de Engenharia Mecânica / EEIMVR 
Estudo Dirigido de Máquinas Térmicas – Prof. Fábio José Bento Brum 
Volta Redonda, 06 de dezembro de 2017 
 
Atenção: Só serão consideradas para a correção as questões cujas respostas finais estiverem aqui nesta folha e a 
caneta. Para cada problema proposto justifique sua resposta. 
 
As respostas devem estar na forma manuscrita e com desenvolvimento da resolução em ordem e legível, caso 
contrário a resposta não será considerada. Respostas sem unidades serão consideradas como respostas em 
branco. 
 
Aluno:________________________________________________________________________ 
 
 
1) Em um motor a centelha com relação de compressão igual a 10, a mistura ar-combustível é admitida 
a 94 kPa e 20°C. Determine as propriedades do ar ao final do processo de compressão e o trabalho 
específico requerido por esse processo. 
 
2) Considere que um motor Otto de quatro tempos tenha quatro pistões com curso igual a 80 mm e 
diâmetro igual a 60 mm, e que a sua relação de compressão seja igual a 8:1. A temperatura e a pressão 
de admissão são iguais a 100 kPa e 300 K. Sabendo que a temperatura máxima do ciclo é igual a 1820 
K, determine o calor trocado e o trabalho realizado em cada processo, o trabalho líquido realizado por 
ciclo, o calor líquido trocado por ciclo, a pressão média efetiva, o rendimento térmico do motor e a sua 
potência quando operando na velocidade de rotação de 3600 rpm. 
 
3) Um ciclo de turbina a gás recebe 20 kg/s de ar atmosférico a 15 °C, o comprime para 1200 kPa e o 
aquece para 1200 °C em uma câmara de combustão. Os gases que deixam a turbina aquecem o vapor 
de um ciclo Rankine para 350 °C e saem do trocador de calor (caldeira) a 100 °C. A bomba do ciclo 
Rankine opera entre 10 kPa e 6 MPa. Calcule a produção máxima de potência do ciclo combinado e a 
eficiência do ciclo combinado 
 
4) O sistema de ar condicionado de um automóvel utiliza o refrigerante R-134a (consultar Tabela de 
fluido refrigerante) e a potência utilizada no acionamento do compressor é 1,5 kW. As pressões nas 
seções de alimentação e descarga do compressor são, respectivamente, iguais a 201,7 kPa e 1,2 MPa. O 
ar do ambiente externo escoa através do evaporador do ciclo e a temperatura do ar nas seções de 
descarga de ar no interior do automóvel é 10 °C. Determine a vazão em massa de refrigerante no ciclo 
e a taxa de transferência de calor no evaporador. Calcule, também, a vazão em massa de ar no 
evaporador utilizado neste sistema de ar condicionado. 
 
5) A turbina de um motor a jato é alimentada com ar a 1250 K e 1,5 MPa. A turbina descarrega o ar, 
num bocal, a 250 kPa e o fluido é expandido no bocal até a pressão atmosférica (100 kPa). A 
eficiência isoentrópica da turbina é 85% e a do bocal é 95%. Determine a temperatura na seção de 
saída da turbina e a velocidade na seção de saída do bocal. Admita que a variação de energia cinética 
na turbina e desprezível.