Máquinas térmicas - Dol-02 RESPOSTAS 3

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1. Pergunta 1
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Conhecendo os processos que ocorrem quando um fluido refrigerante está em ciclo termodinâmico (ciclo frigorífico), considere determinado sistema de refrigeração que opera em um ciclo onde o fluido refrigerante entra no compressor com entalpia de 100 kJ/kg e, sendo comprido, atinge entalpia de 120 kJ/kg. Esse fluido, após saturação, tem sua entalpia diminuída para 50 kJ/kg. Nesse processo, ele não troca calor com o compressor nem com a válvula de expansão.
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre os ciclos frigoríficos, é correto afirmar que o coeficiente de performance desse sistema é:
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1. 
4,0.
2. 
2,5.
Resposta correta
3. 
3,5.
4. 
1,5.
5. 
4,5.
2. Pergunta 2
/1
Os refrigeradores são máquinas térmicas que bombeiam calor de uma região para outra com o objetivo de viabilizar processos, conservar produtos e propiciar conforto térmico. Geralmente, esse calor é transferido de uma fonte fria para uma fonte quente, havendo, assim, a necessidade de se realizar trabalho. Parte essencial do funcionamento dos sistemas de refrigeração são os fluidos de trabalho.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre fluidos de trabalho, é correto afirmar que:
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1. 
atoxidade, alto calor de vaporização e baixo calor específico no estado líquido são propriedades físicas e químicas desejáveis no fluido refrigerante, inclusive, alguns fluidos estão sendo substituídos por serem tóxicos. 
Resposta correta
2. 
sistemas compostos por fluidos da classe HFC devem ser substituídos por fluidos da classe CFC, o que ocorre porque os fluidos da classe HFC são destrutivos à camada de ozônio.
3. 
os fluidos de trabalho mais utilizados são os CFC’s (cloro-flúor-carbono). Esses estão, aos poucos, substituindo a utilização de outros fluidos por serem baratos e de fácil obtenção, além de serem não-tóxicos.
4. 
atoxidade não é uma questão primária na escolha de um fluido refrigerante, deve-se, primeiro, verificar se ele apresenta condições de favorecimento à corrosão das tubulações, pois isso sim causa impactos ambientais grandes.
5. 
o fluido refrigerante gás butano possibilita maior rendimento que o gás Freon nos refrigeradores domésticos. O gás Freon, apesar de ser um CFC, ainda é frequentemente utilizado.
3. Pergunta 3
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Um sistema de refrigeração por compressão de vapor que opere em ciclo real entre duas temperaturas distintas terá sempre coeficiente de desempenho inferior ao mesmo sistema, operando em ciclo de Carnot, uma vez que esse é um ciclo ideal. Suponha um sistema de refrigeração que opera em ciclo de Carnot trabalhando entre a região quente de 26 ºC e a região fria em 0ºC.
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre os ciclos de refrigeração e o coeficiente de desempenho, é correto afirmar que o coeficiente de desempenho desse ciclo de refrigeração de Carnot é igual a:
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1. 
7,5.
2. 
8,6.
3. 
8,0.
4. 
10,5.
Resposta correta
5. 
5,5.
4. Pergunta 4
/1
Um dos principais componentes de um sistema de refrigeração e de ar condicionado é a válvula de expansão termostática. Essa válvula fornece controle eficiente da injeção de refrigerante líquido nos evaporadores em aplicações de refrigeração no varejo de alimentos, ou outras funções, de acordo com a aplicação desejada.
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre a válvula de expansão termostática, é correto afirmar que ela deve:
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1. 
elevar a temperatura do líquido refrigerante.
2. 
baixar a pressão do óleo lubrificante.
3. 
elevar a pressão de baixa para alta e controlar o fluxo de refrigerante.
4. 
baixar a pressão de alta para baixa e controlar o fluxo de refrigerante.
Resposta correta
5. 
baixar a pressão de alta para baixa para, em seguida, elevar a pressão de baixa para alta.
5. Pergunta 5
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É praxe das ciências exatas utilizar sistemas ideais para, a partir deles, desenvolver estudo, previsão e modelagem de sistemas reais. Quando se trata de ciclos termodinâmicos ou frigoríficos, um dos mais comuns é o ciclo de Carnot. Esse ciclo opera entre duas temperaturas, apresentando a maior eficiência. Esse fato implica que qualquer ciclo real operando entre os mesmos níveis do Ciclo de Carnot apresentará eficiência menor que ele.
O diagrama a seguir apresenta o ciclo de Carnot de um motor a vapor:
IMAG_UN2_QTS19_v1.JPG
Fonte: BOETTNER, Daisie D.; MORAN, Michael J.; SHAPIRO, Howard N. Fundamentals of engineering thermodynamics: SI version. 5. ed. Nova Jersey: Wiley, 2014, p.455. (Adaptado).
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre a teoria do ciclo de Carnot, pode-se afirmar que:
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1. 
o rendimento de máquinas térmicas em ciclos de Carnot é sempre inferior ao rendimento de máquinas em condições reais, isso se deve ao fato do ciclo de Carnot não existir, de fato, em situações práticas.
2. 
o processo 2-3 é um processo isovolumétrico ou isocórico, ou seja, não existe, nesse processo, variação no volume do fluido. Isso se deve pelo fato do fluido de trabalho estar na condição de vapor.
3. 
o ciclo de Carnot se apresenta como alternativa viável para análise e/ou estudo de sistemas térmicos, pois trata-se de uma situação bastante específica, em que um sistema opera entre duas temperaturas, sem nenhum tipo de perda. 
4. 
o trabalho realizado pelo ciclo de Carnot é a diferença entre a quantidade de calor obtido da fonte quente e a quantidade de calor trocada com a fonte fria em módulo.
Resposta correta
5. 
o processo 1-2 é um processo em pressão constante, o que se deve pelo fato de o fluido de trabalho estar, nesse processo, na condição de vapor supersaturado.
6. Pergunta 6
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A figura a seguir apresenta o ciclo teórico de refrigeração por compressão de vapor. Sendo o mais utilizado em equipamentos frigoríficos para “produção” de frio, ou seja, redução da temperatura no interior de determinado recipiente ou ambiente. Normalmente, o processo de troca de calor ocorre por intermédio do componente chamado de evaporador, que resfria o ar ou outro fluido que circula pelo recipiente ou ambiente refrigerado pela ação de um elemento ventilador.
IMAG_UN2_QTS5_v1.JPG
Considerando essas informações e os conteúdos estudados a respeito do ciclo de refrigeração por compressão de vapor, analise as afirmativas a seguir.
I. O processo 1-2 ocorre no compressor. Trata-se de um processo isotérmico, ou seja, o fluido é comprimido pelo compressor em temperatura constante.
II. O processo 2-3 ocorre no condensador. Trata-se de um processo de rejeição de calor do refrigerante para o meio em pressão constante.
III. O processo 3-4 ocorre no condensador. Trata-se de uma expansão irreversível à entalpia constante.
IV. O processo 4-1 ocorre é um processo isobárico, ou seja, trata-se de um processo onde não ocorre variação de pressão.
Está correto o que se afirma apenas em:
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1. 
III e IV.
2. 
I e IV.
3. 
II e IV.
Resposta correta
4. 
II e III.
5. 
I e II.
7. Pergunta 7
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O projeto de sistemas de refrigeração por compressão de vapor é composto por diversas escolhas baseadas em parâmetros técnicos. Por exemplo, escolher o fluido de trabalho adequado, baseando-se em critérios como a estabilidade química do fluido, seu custo, entre outros. Além disso, é necessário fazer escolhas eficientes, considerando o calor trocado no evaporador e o módulo do trabalho do compressor e observando o melhor coeficiente de desempenho. 
Determinado técnico possui duas possibilidades de equipamento para o seu projeto com os seguintes parâmetros: 1) calor trocado no evaporador de 250 kJ e trabalho desenvolvido de 125 kJ e 2) calor trocado no evaporador de 150 kJ e trabalho desenvolvido de 100 kJ. Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre os ciclos de refrigeração, é correto afirmar que esse técnico deverá optar pelo primeiro sistema, pois:
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1. 
no primeiro sistema, o coeficiente de desempenho do sistema de refrigeração é igual a 2,sendo menor que o coeficiente de desempenho do segundo sistema.
2. 
no primeiro sistema o coeficiente de desempenho do sistema de refrigeração é igual a 3, sendo maior que o coeficiente de desempenho do segundo sistema.
3. 
no primeiro sistema o coeficiente de desempenho do sistema de refrigeração é igual a 2,5, sendo maior que o coeficiente de desempenho do segundo sistema.
4. 
no primeiro sistema, o coeficiente de desempenho do sistema de refrigeração é igual a 2, sendo maior que o coeficiente de desempenho do segundo sistema.
Resposta correta
5. 
no primeiro sistema, o coeficiente de desempenho do sistema de refrigeração é igual a 5, sendo maior que o coeficiente de desempenho do segundo sistema.
8. Pergunta 8
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Existe uma grande diferença entre ciclos termodinâmicos ideais e ciclos termodinâmicos reais. Sabe-se que, quando determinado sistema opera em condições ideais, várias considerações deverão ser observadas, como a não perda de calor por atrito ou troca com outros componentes do sistema. 
Observe o diagrama de um ciclo ideal a seguir:
IMAG_UN2_QTS12_v1.JPG
Fonte: BOETTNER, Daisie D.; MORAN, Michael J.; SHAPIRO, Howard N. Fundamentals of engineering thermodynamics: SI version, 5. ed. Nova Jersey: Wiley, 2014, p.455. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclos a vapor, analise as afirmativas a seguir e assinale V para?a(s) afirmativa(s) verdadeira(s) e F para?a(s) falsa(s).
I. ( ) O processo 4-1 corresponde à passagem do fluido de trabalho através da caldeira, onde ocorre uma expansão isotérmica.
 II. ( ) No processo 1-2, o fluido de trabalho entra na turbina no estado de líquido saturado, onde irá passar por um processo de expansão adiabática. 
III. ( ) No processo 2-3, o fluido de trabalho, correspondente a uma mistura de líquido mais vapor, passa pelo condensador, sofrendo uma compressão isotérmica. 
IV. ( ) No processo 3-4, o fluido constituído apenas por vapor saturado entra na bomba, passando por um processo de compressão adiabática, até atingir o estado de líquido saturado.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
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1. 
V, F, F, V.
2. 
F, V, F, V.
3. 
V, V, F, F.
4. 
V, F, V, F.
Resposta correta
5. 
V, V, V, F.
9. Pergunta 9
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Refrigeração é a ação de resfriar determinado ambiente de forma controlada. Sistemas de refrigeração são os sistemas que realizam o processo de refrigerar determinado ambiente. Logo, para promover a refrigeração é necessário haver um sistema formado por componentes específicos.  
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre ciclos de refrigeração, analise as afirmativas a seguir.
I. Sistemas de refrigeração baseados em compressão de vapor são os sistemas de refrigeração mais comuns em uso atualmente. Nesse tipo de sistema, a transferência de calor ocorre do corpo quente para o corpo frio.
II. A transferência de calor do recipiente refrigerado resulta na vaporização do fluido de trabalho refrigerante. A essa taxa de transferência de calor dá-se o nome de capacidade de refrigeração.
III. Após deixar o evaporador, o fluido refrigerante é comprimido pela atuação do compressor, passa pelo condensador, onde se condensa, e troca calor com a vizinhança, que está mais fria.
IV. Ao entrar na válvula de expansão, o fluido se expande até a pressão do evaporador, seguindo para o condensador, onde o processo recomeçará, dando início a todos os processos novamente.
Está correto apenas o que se afirma em:
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1. 
II e IV.
2. 
II, III e IV.
3. 
I e II.
4. 
I, III e IV
5. 
II e III.
Resposta correta
10. Pergunta 10
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Fluidos refrigerantes são utilizados em todos os sistemas de refrigeração. A escolha desses fluidos de refrigeração é determinada pela necessidade e aplicação de cada sistema. Um dos mais utilizados é a água, tanto pelo seu caráter atóxico como pelo seu baixo custo.
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre os fluidos refrigerantes, é correto afirmar que:
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1. 
os CFC’s foram e ainda são alvo de tratados internacionais que fizeram os países se comprometerem a utilizar outros fluidos refrigerantes, por este ser um grande agressor à camada de ozônio.
Resposta correta
2. 
os CFC’s estão sendo gradativamente substituídos pelos HFC’s, que são fluidos refrigerantes que substituem os átomos de Cloro por átomos de amônia, sendo menos agressivos à camada de Ozônio.
3. 
a água é muito utilizada como fluido refrigerante por não se tratar de um CFC, por ser atóxica e de baixo custo, mesmo que sua utilização cause extrema corrosão nas tubulações.
4. 
apesar de estarem sendo substituídos pelos HFC’s, os CFC’s, ainda são considerados importantes na indústria de sistemas de refrigeração, sendo ainda muito utilizados em sistemas de refrigeração industrial.
5. 
os CFC’s foram e ainda são muito utilizados nos sistemas de refrigeração pela sua estabilidade química e seu caráter atóxico, mesmo causando agressão à camada de ozônio.