Avaliação 1 bim 2022 máquinas térmicas

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1 - Na costa sul da ilha do Havaí, uma lava flui continuamente para o oceano. 
Propõe-se a instalação de uma planta de potência flutuante próxima ao fluxo da 
lava que utilize amônia como fluido de trabalho. A planta se aproveita da variação 
da temperatura entre a água quente a 130°F próxima à superfície e a água do 
mar a 50°F a uma profundidade de 500 ft, para produzir energia. A 
FIGURA mostra a configuração da planta e fornece alguns outros dados. 
Utilizando as propriedades da água pura para a água do mar e modelando a 
planta de potência como um ciclo de Rankine IDEAL, DESPREZANDO A 
VARIAÇÃO DE ENERGIA POTENCIAL E CINÉTICA, Determine: 
A) Represente o ciclo num diagrama TxS 
b) A eficiência térmica. 
 
 
CURSO: Engenharia Mecânica 
 
Data de entrega via portal: 20/04 
Integrantes: 
 
 
 
 
 
Valor: 10,0 
Disciplina: Máquinas térmicas Professor(a): Vinicius Lidoino 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 Vapor entra no primeiro estágio da turbina ilustrada na Fig. a 40 bar e 500°C com uma 
vazão volumétrica de 90 m3/min. O vapor sai da turbina a 20 bar e 400°C. O vapor é 
então reaquecido à temperatura constante de 500°C antes de entrar no segundo estágio da 
turbina. O vapor deixa o segundo estágio como vapor saturado a 0,6 bar. Para uma 
operação em regime permanente e ignorando as perdas de calor e os efeitos das energias 
cinética e potencial, determine 
 
(a)a vazão mássica do vapor em kg/h. 
 
(b)a potência total produzida pelos dois estágios da turbina em kW. 
 
(c)a taxa de transferência de calor para o vapor em escoamento ao longo do reaquecedor, 
em kW. 
 
 
 
3 - Vapor d’água a 1800 lbf/in2 (12,4 MPa) e 1100°F (866,5°C) entra em uma turbina operando em regime 
permanente. Conforme mostrado na Fig. P4.51, 20% da vazão de entrada são extraídos a 600 lbf/in2 (4,1 
MPa) e 500°F (260°C). O restante do fluxo sai como vapor saturado a 1 lbf/in2 (6,9 kPa). A turbina 
desenvolve uma potência de saída de 6,8 × 106 Btu/h (1992,9 kW). A transferência de calor da turbina para 
a vizinhança ocorre a uma taxa de 5 × 104 Btu/h (14,6 kW). Desprezando os efeitos das energias cinética e 
potencial, determine a vazão mássica do vapor que entra na turbina, em lb/s 
 
https://jigsaw.minhabiblioteca.com.br/books/9788521634904/epub/OEBPS/Text/chapter04.html#figp4-51
 
 
 
4 - Um ciclo de potência recebe a energia QH por transferência de calor de um reservatório quente a TH = 
1200°R (393,5°C) e rejeita a energia QC por transferência de calor para um reservatório frio a TC = 400°R 
(–50,9°C). Para cada um dos seguintes casos, determine se o ciclo opera reversivelmente, irreversivelmente 
ou é impossível. 
 
(a) QH = 900 Btu (949,5 kJ), Wciclo = 450 Btu (474,8 kJ) 
 
(b) QH = 900 Btu (949,5 kJ), QC = 300 Btu (316,5 kJ) 
 
(c) Wciclo = 600 Btu (633 kJ), QC = 400 Btu (422 kJ) 
 
(d) η = 70% 
 
5 - Conforme ilustrado na fig, um ciclo de potência reversível recebe a energia QH por transferência de calor 
de um reservatório quente a TH e rejeita a energia QC por transferência de calor para um reservatório frio 
a TC. 
(a) Se TH = 1600 K e TC = 400 K, qual é a eficiência térmica? 
(b) Se TH = 500°C, TC = 20°C e Wciclo = 1000 kJ, quanto é QH e QC, ambos em kJ? 
(c) Se η = 60% e TC = 40°F (4,4°C), quanto é TH, em °F? 
(d) Se η = 40% e TH = 727°C, quanto é TC, em °C? 
 
 
 
 
 
 
6 - A água é o fluido de trabalho em um ciclo ideal de Rankine. O vapor entra na turbina 
a 1400 lbf/in2 e 1000°F. A pressão no condensador é de 2 lbf/in2. Tanto a turbina quanto 
a bomba têm eficiência isentrópica de 85%. O fluido de trabalho apresenta queda de 
pressão desprezível ao passar pelo gerador de vapor. A potência líquida de saída do ciclo 
é 1 × 109 Btu/h. A água de resfriamento sofre um aumento de temperatura de 60°F para 
76°F, com queda de pressão desprezível, ao passar pelo condensador. Determine para 
esse ciclo: 
 
(a) a vazão mássica de vapor, em lb/h. 
 
(b) a taxa de transferência de calor, em Btu/h, para o fluido de trabalho que passa pelo 
gerador de vapor. 
 
(c) a eficiência térmica. 
 
(d) a vazão mássica da água de resfriamento, em lb/h. 
 
7 - A água é o fluido de trabalho em um ciclo de Rankine. O vapor superaquecido entra 
na turbina a 8 MPa e 560°C com uma vazão mássica de 7,8 kg/s e sai a 8 kPa. O líquido 
saturado entra na bomba a 8 kPa. A eficiência isentrópica da turbina é de 88% e a 
eficiência isentrópica da bomba é de 82%. A água de resfriamento entra no condensador 
a 18°C e sai a 36°C sem alteração significativa da pressão. Determine: 
 
(a) a potência líquida produzida, em kW. 
 
(b) a eficiência térmica. 
 
(c) a vazão mássica da água de resfriamento, em kg/s.