Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos AOL03

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1. Pergunta 1
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Leia o trecho a seguir:
“Nos motores térmicos, aqueles que utilizam o calor como fonte de trabalho, a eficiência térmica ou rendimento do ciclo de potência a gás é freqüentemente referida como eficiência termodinâmica ou apenas eficiência.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 171.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclo simples a gás com regenerador, pode-se afirmar que o rendimento do ciclo de potência a gás Brayton:
1. depende da razão entre as pressões de entrada e saída no compressor e, também, da temperatura inicial e de entrada na turbina.
Resposta correta
2. Pergunta 2
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Leia o trecho a seguir:
“Os motores que utilizam gás ideal como fluido de trabalho são conhecidos como ciclos de potência a gás. Esses motores não têm a vantagem de utilizar a mudança de fase para transferir grandes quantidades de calor. Em vez disso, um motor alimentado por gás move grandes quantidades de ar para produzir energia.”
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 293. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, pode-se afirmar que o ciclomotor que apresenta o ciclo termodinâmico de combustão interna é o:
1. ciclo Brayton.
Resposta correta
3. Pergunta 3
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Leia o trecho a seguir:
“Uma expressão muito importante associada ao ciclo de potência a gás é a razão de trabalho reverso (BWR, back-work ratio), que se refere à razão da energia necessária para conduzir o compressor para o trabalho total produzido pela turbina.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 317. (Adaptado).
Considere uma instalação com ciclo de potência a gás, representada de forma simplificada pelo ciclo Brayton ideal de ar padrão:
Considerando as entalpias, segundo as propriedades termodinâmicas de pressão e temperatura, e o estado de vapor nos dispositivos do sistema, pode-se afirmar que a taxa de trabalho reverso (BWR) do ciclo é de, aproximadamente:
1. 37%
Resposta correta
4. Pergunta 4
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Leia o trecho a seguir:
“No estudo das Máquinas Térmicas, temos que um motor térmico refere-se a um dispositivo que recebe calor de um reservatório e proporciona trabalho durante a operação em um ciclo. Por exemplo, a primeira lei descreve o modo como um motor de combustão interna funciona: o calor “Q” liberado pela combustão da gasolina é convertido no trabalho mecânico “W”.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 124-126. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudo sobre o ciclo Brayton, em relação aos motores a combustão, está correto o que se afirma em:
1. No ciclo Brayton ideal, tem-se dois processos isobáricos e dois processos adiabáticos.
Resposta correta
5. Pergunta 5
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Leia o trecho a seguir:
“Os gases de exaustão de alta temperatura de uma turbina a gás que opera no ciclo Brayton podem ser usados como fonte de calor para uma usina que opera no ciclo Rankine. Essa usina de ciclo combinado é um exemplo excelente de cogeração; em vez de descartar os gases de exaustão com energia do motor de turbina a gás, eles podem ser adicionados para gerar energia adicional pela geração de vapor na caldeira”.Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 276-278. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, analise as afirmativas a seguir.
I. Em usinas geradoras de energia de ciclo Rankine, procura-se manter o nível do título na saída da turbina baixo para minimizar o desgaste por erosão nas pás.
II. Baixas pressões de saturação, associadas aos níveis de temperatura encontrados em condensadores que utilizam água, podem causar inserção de ar no sistema.
III. Para um mesmo aumento de pressão, os valores de BWR para ciclos de turbina a gás são bem maiores do que os encontrados nos ciclos de potência por geração de vapor.
IV. O ciclo Brayton refere-se ao ciclo de potência a gás e é aplicado em grandes centrais termelétricas e motores que exigem grande potência de operação.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. II e III.
Resposta correta
6. Pergunta 6
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Leia o trecho a seguir:
“Nos motores de combustão interna, o combustível queima dentro do motor enquanto que nos motores de combustão externa, a combustão ocorre na parte externa do aparelho de produção de energia. Trata-se de motores que convertem a energia química armazenada no combustível em trabalho mecânico.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 292-293. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os ciclos motores a gás, analise as afirmativas a seguir.
I. O ciclo de Carnot é utilizado como modelo ideal para ciclos de potência a gás de geração de energia.
II. Motores Diesel não apresentam vela e a ignição ocorre por compressão, quando o combustível é injetado no volume de alta temperatura.
III. O motor baseado no ciclo ideal Otto apresenta ignição por faísca e é comumente utilizado em automóveis de passeio e motocicletas.
IV. Os motores do ciclo de potência Brayton se caracterizam por apresentarem motores de potência movidos a vapor.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. II e III.
Resposta correta
7. Pergunta 7
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Leia o trecho a seguir:
“Até os anos 1940, muito do trabalho da turbina era necessário para conduzir o compressor. Com o aumento da eficiência dos compressores e das turbinas, em virtude do melhor projeto de lâmina e temperatura maior de entrada para as turbinas (materiais com melhor resistência ao calor), os motores de turbina a gás aceitam diversas aplicações.”
Fonte: MORAN, M.J; SHAPIRO, H.N; BOETTNER, D.D; BALEY, M.B. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. 8. ed. EUA: Wiley, 2014, p. 530-532. (Adaptado).
Considerando essas informações e o diagrama, além do conteúdo estudado sobre o ciclo Brayton com reaquecimento, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) O ciclo B possui uma área maior e, portanto, maior trabalho líquido produzido por unidade de massa escoando.
II. ( ) O ciclo A possui uma relação de compressão maior que o ciclo B e, assim, menor eficiência térmica.
III. ( ) O processo 1-2 ocorre no compressor e é isentrópico no ciclo padrão de potência ideal.
IV. ( ) O processo 3-4 ocorre na turbina e é isentrópico no ciclo padrão de potência ideal.
V. ( ) O processo 4-1 ocorre no trocador de calor, à pressão constante, no ciclo padrão de potência ideal.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1. V, F, V, V, V.
Resposta correta
8. Pergunta 8
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Leia o trecho a seguir:
“Podem-se utilizar os gases de exaustão da turbina para preaquecer o ar por meio do regenerador, antes de entrar na câmara de combustão. Se os gases que deixarem a turbina tiverem temperatura maior que a do ar que deixa o compressor, um regenerador melhorará significativamente a eficiência térmica do ciclo.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 320. (Adaptado).
Admita o dispositivo representado na figura abaixo, no qual o ar entra no compressor do motor de uma turbina a gás com cerca de 37°C e 0,1 MPa, e é comprimido a 0,6 Mpa, atingindo a temperatura máxima de 600°C.
Considerando que os processos termodinâmicos no ciclo de potência a gás regenerativo sejam ideais e apresentem calores específicos constantes, pode-se afirmar que a eficiência do ciclo a gás é de:
1. 40,07%.
Resposta correta
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Leia o trecho a seguir:
“Os motores que utilizam ar como fluido de trabalho operam com a entrada de ar no motor antes da compressão e que será expelido imediatamente após a energia mecânica ser produzida, conforme ocorre nos motores de carro, caminhão, locomotivas e tanques.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo:Trilha, 2016, p. 292-293. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, pode-se afirmar que o diagrama pressão-volume, que representa corretamente o ciclo de potência a gás Brayton é:
I - 
II - 
III - 
IV - 
V - 
2. I
9. Pergunta 10
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Leia o trecho a seguir:
“Considerando o princípio de funcionamento dos motores a combustão, o ciclo ideal usado para modelar a turbina a gás é o ciclo Brayton. A turbina a gás pode operar em um ciclo aberto ou em um ciclo fechado, diferentemente dos demais motores.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 149. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, pode-se afirmar que, uma diferença entre o ciclo aberto e o fechado é que, nesse último, há a presença de um componente adicional, ou seja, de um(a):
1. trocador de calor.
Resposta correta