Aol1 Uninassau

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1. Pergunta 1
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Leia o trecho a seguir:
“Turbinas a vapor são dispositivos das máquinas térmicas amplamente utilizadas em ciclos de potência, como nos ciclos de Rankine e são capazes de converter trabalho mecânico em energia elétrica”. 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: Ed. Blucher, 2013.
Em relação às turbinas a vapor, considerando os assuntos estudados nos ciclos de potência a vapor, analise as afirmativas a seguir:
I. Em turbinas de reação, a pressão de vapor na entrada dos canais formados pelas palhetas é menor ou igual à pressão na saída.
II. Nas turbinas de ação, o vapor é parcialmente expandido em uma ou mais boquilhas fixas, antes de atingir as pás do rotor.
III. O expansor é um órgão essencial, pois é onde a energia de pressão do vapor se transforma em energia cinética.
IV. Nas turbinas a geração de energia se faz pela conversão de calor em trabalho.
Está correto apenas o que se afirma em:
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1. 
II e IV.
2. 
III e IV.
Resposta correta
3. 
II e III.
4. 
I e II.
5. 
I e III.
2. Pergunta 2
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Leia o trecho a seguir:
“A condição para se aumentar o rendimento de um ciclo de potência para geração de energia consiste em aumentar a temperatura média com que o calor é transferido para o fluido de trabalho na caldeira ou diminuir a temperatura média na qual o calor é rejeitado no condensador.”
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: Ed. Blucher, 2013.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado em relação ao ciclo Rankine com reaquecimento, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Com o aumento da pressão na caldeira, aumenta-se também a eficiência do ciclo. 
II. ( ) A redução da pressão no condensador aumenta o trabalho líquido. 
III. ( ) O aumento do teor de umidade na saída da turbina é um efeito indesejado que acontece com o aumento de pressão na caldeira, corrigido com o reaquecimento do vapor.
IV. ( ) O superaquecimento do vapor na caldeira, apesar de aumentar a eficiência do ciclo, aumenta indesejavelmente o conteúdo de umidade na saída da turbina. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
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1. 
V, F, V, V.
2. 
V, V, V, F.
Resposta correta
3. 
V, V, F, F.
4. 
F, V, V, F.
5. 
F, V, F, V.
3. Pergunta 3
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Leia o trecho a seguir:
“As usinas termelétricas geram eletricidade a partir de turbinas movidas a vapor. O ciclo de Rankine é um ciclo termodinâmico ideal que pode ser utilizado para modelar, de forma simplificada, uma usina termelétrica. A figura abaixo mostra de forma esquemática os elementos básicos de um ciclo de Rankine simples ideal.”
IMAG_UN1_QTS13.JPG
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Trilha, 2016. (Adaptado).
Considerando o que foi estudado no ciclo Rankine e o fato de algumas usinas termelétricas que utilizam turbinas a vapor se encontrarem próximas a grandes reservatórios de água, como rios e lagos, analise as afirmativas a seguir:
I. O ciclo de Rankine simples mostrado prevê a reutilização da energia rejeitada no condensador e, por isso, tem rendimento comparável ao de um ciclo de Carnot que opera entre as mesmas temperaturas.
II. A instalação de algumas usinas próximas a grandes rios se dá devido à necessidade de remover calor do ciclo, pela transferência de calor que ocorre no condensador, porém, com implicações ao meio ambiente.
III. Em usinas que utilizam combustíveis fósseis, o vapor gerado na caldeira é contaminado pelos gases da combustão e não é reaproveitado no ciclo, sendo mais econômico rejeitá-lo, causando impacto ambiental.
IV. Entre as termelétricas, as usinas nucleares são as únicas que não causam Impacto ambiental, exceto pela necessidade de se armazenar o lixo nuclear gerado.
Está correto apenas o que se afirma em:
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4. Pergunta 4
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Leia o trecho a seguir:
“A preocupação com a racionalidade energética em sistemas de produção de energia está presente há séculos, desde James Watt, que após receber uma máquina a vapor de Newcomen para ser consertada, em 1763, proporcionou grandes avanços na concepção de sistemas mais eficientes, conforme cita THURSTON (1878). Foi quando nasceu o anseio em se melhorar o rendimento de tais máquinas, onde Watt realizou diversos experimentos para quantificar o aproveitamento útil da energia fornecida pela queima do carvão.”
Fonte: BARJA, Gabriel de Jesus Azevedo. A cogeração e sua inserção ao sistema elétrico. 2006. 171 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas) - Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, Brasília, 2006.
Considere uma situação na qual um fabricante alega ter construído uma máquina que, operando entre duas fontes de 200K e 100K, retire cerca de 100J da fonte quente a cada ciclo, ceda 25J para a fonte fria e realize 75J de trabalho. Levando em conta essas informações e os conteúdos estudados sobre o princípio dos ciclos motores a vapor, segundo as análises propostas por Kelvin-Plank e Carnot em relação às Máquinas Térmica, pode-se afirmar que essa máquina:
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1. 
é impossível, uma vez que essa máquina térmica contraria tanto o primeiro quanto o segundo princípio da termodinâmica.
2. 
é possível, uma vez que essa máquina térmica atenderia o princípio da conservação da energia.
3. 
é impossível, uma vez que o rendimento termodinâmico dessa máquina seria superior ao de uma máquina operando pelo ciclo de Carnot entre as mesmas temperaturas.
Resposta correta
4. 
é possível, uma vez que a temperatura da fonte quente é maior que a da fonte fria.
5. 
é possível, uma vez que seu rendimento é menor que a unidade.
5. Pergunta 5
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Leia o trecho a seguir:
“Um ciclo de Rankine ideal é aquele que fornece limite superior de eficiência de ciclo desde que não haja perdas. Na análise do ciclo Rankine é útil considerar que o rendimento depende da temperatura média na qual o calor é fornecido e da temperatura média na qual o calor é rejeitado.”
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: Ed. Blucher, 2013.
Considerando essas afirmações e com base nos estudos dos efeitos da variação de pressão e temperatura nos ciclos de potência a vapor, considere um ciclo básico de potência a vapor, operando segundo o diagrama T-s.
IMAG_UN1_QTS14.JPG
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo. Ed. Trilha, 2016. (Adaptado)
Analisando o ciclo segundo os estados 1-2-3-4 e suas entalpias nos dispositivos do sistema: = 192 kJ/kg, = 204 kJ/kg, = 2.780 kJ/kg e = 2.060 kJ/kg, podemos afirmar que o calor, em [kJ/kg] rejeitado pelo fluido de trabalho no condensador, é:
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1. 
2536 [kJ/kg].
2. 
1868 [kJ/kg].
Resposta correta
3. 
1668 [kJ/kg].
4. 
680 [kJ/kg].
5. 
1245 [kJ/kg].
6. Pergunta 6
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Leia o trecho a seguir:
“Nas máquinas à vapor o movimento é alternativo e causado pela expansão do vapor em um conjunto pistão-cilindro. Nele, o sentido de rotação pode ser invertido e por apresentarem movimento alternativo, as máquinas a vapor produzem mais vibração do que uma turbina a vapor que produza saída de potência análoga.”
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Trilha, 2016.
Com relação aos ciclos de potência a vapor, ao se comparar máquinas a vapor e a turbinas a vapor, é correto afirmar que:
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1. 
a rotação da máquina a vapor equivale à rotação da turbina a vapor.
2. 
a máquina a vapor dispensa o uso do mecanismo biela-manivela.
3. 
a máquina a vapor possui um baixo conjugado de partida, enquanto na turbina o conjugado do vapor é alto.
4. 
uma a máquina a vapor pode inverter o sentido de rotação, ao passo que a turbina a vapor mantém inalterado o sentido de rotação.
Resposta correta
5. 
as vibrações da máquina a vapor são menores do que as da turbina a vapor.7. Pergunta 7
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Leia o trecho a seguir:
“Uma turbina é um dispositivo pelo qual o trabalho é extraído de um fluido (vapor ou gás) em um conjunto de pás rotativas... como resultado, há uma queda de pressão da entrada para a saída e a energia mecânica é extraída da turbina.”
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Trilha, 2016.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os ciclos de potência de uma Máquina Térmica, pode-se afirmar que turbina a vapor apresenta algumas vantagens, como:
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1. 
possuir alta relação potência/tamanho.
Resposta correta
2. 
operação abrupta e alto índice de vibração.
3. 
necessitar lubrificação externa.
4. 
poder ser feita reversível.
5. 
possuir baixa velocidade de rotação.
8. Pergunta 8
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Leia o trecho a seguir:
“No ciclo Rankine, o rendimento pode ser aumentado, pelo aumento da pressão no processo de fornecimento de calor. Entretanto, isso também aumenta o teor de umidade do vapor nos estágios de baixa pressão da turbina.”
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: Ed. Blucher, 2013.
Considere que um ciclo real de máquina a vapor apresente um rendimento menor em virtude de suas irreversibilidades. Levando em conta essa situação e o conteúdo estudado sobre o ciclo Rankine com reaquecimento, assinale a alternativa que indica um procedimento que conduzirá a um aumento na eficiência térmica do ciclo Rankine.
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1. 
Aumentar a pressão de condensação.
2. 
Diminuir a pressão do vapor que entra na turbina.
3. 
Aumentar a temperatura de saída na bomba.
4. 
Reduzir a temperatura do vapor que entra na turbina.
5. 
Reduzir a pressão de condensação.
Resposta correta
9. Pergunta 9
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Leia o trecho a seguir:
“O ciclo com reaquecimento foi desenvolvido para tirar vantagem do aumento de rendimento provocado pela utilização de pressões mais altas e evitando que a umidade seja excessiva nos estágios de baixa pressão da turbina... A característica singular desse ciclo é que o vapor, primeiramente, expande até uma pressão intermediária na turbina. Ele, então, é reaquecido na caldeira e novamente expande na turbina até a pressão de saída.”
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: Ed. Blucher, 2013.
Considerando essas informações e o estudo do ciclo Rankine combinado, podemos afirmar que uma das características da caldeira com dispositivo de queima suplementar é:
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1. 
aumento das áreas das superfícies de troca de calor.
2. 
existência de queimadores concentrados em um ponto na área de passagem do gás.
3. 
controle da temperatura de subaquecimento.
4. 
aumento da temperatura e/ou disponibilidade energética do gás, visando a atender a demanda de vapor.
Resposta correta
5. 
uso preferencial de combustíveis líquidos, principalmente em usinas termelétricas a gás natural.
10. Pergunta 10
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Leia o trecho a seguir:
“Turbinas e compressores são equipamentos projetados para extrair (turbina) ou adicionar (compressores) energia a fluido... e embora haja sempre perdas pelas paredes desses equipamentos, a análise teórica costuma desprezá-las especialmente em um primeiro estudo.”
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Trilha, 2016.
Considerando as informações em relação às turbinas adiabáticas estudadas no ciclo de potência, imagine uma situação na qual o vapor de água com velocidade de 40 m/s entre em uma turbina adiabática através de um tubo de 4 cm de diâmetro a 2 MPa e 400°C e expanda-se para a saída mantido a 100 kPa.
IMAG_UN1_QTS7.JPG
Com base nessas informações e nos conteúdos estudados sobre o ciclo de potência, determine a energia produzida pela turbina, supondo que um processo de quase equilíbrio estático seja experimentado pelo vapor de água. 
Utilize os dados de vapor de água:
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1. 
656 kW.
2. 
450 kW.
3. 
190,18 kW
Resposta correta
4. 
21,4 kW.
5. 
89,5 kW.