Máquinas térmicas - Dol-03

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1. 
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Pergunta 1
1 ponto
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 - 
1. 
V
2. 
III
3. 
IV
4. 
I
5. 
II
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2. 
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Pergunta 2
1 ponto
Leia o trecho a seguir:
“A maior diferença entre a turbina a vapor e a turbina a gás, está no combustível utilizado. As turbinas a vapor utilizam água como fluido de trabalho, que pode ser reutilizado durante o processo, já as turbinas a gás, utilizam combustíveis que liberam diferentes gases durante a combustão e que não são reutilizados na produção de trabalho.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 316. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os ciclos motores a gás, analise as afirmativas a seguir.
I. A turbina a gás real difere do ciclo ideal, devido às irreversibilidades no compressor e na turbina e na perda de carga nas passagens do fluido.
II. Na turbina do ciclo motor a gás, o fluido de trabalho apresenta mudança de fase durante o processo de geração de energia.
III. O compressor utiliza uma pequena quantidade de trabalho na sua operação, em comparação ao trabalho gerado na turbina.
IV. Pode-se melhorar o rendimento do ciclo de turbina a gás pela introdução de um regenerador no ciclo de potência.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. 
II, III e IV.
2. 
I e IV.
3. 
III e IV.
4. 
I, II e III.
5. 
I e II.
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3. 
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Pergunta 3
1 ponto
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. 
45%.
2. 
37%
3. 
43%.
4. 
48%.
5. 
32%.
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4. 
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Pergunta 4
1 ponto
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. 
pode crescer indefinidamente com a razão entre as pressões, aproximando-se do rendimento teórico do ciclo de ar ideal.
2. 
com a introdução de um regenerador, pode apresentar aumento da potência extraída do ciclo, sem influenciar o rendimento global do ciclo.
3. 
depende somente da razão entre a temperatura inicial e a temperatura de entrada na turbina.
4. 
depende da razão entre as pressões de entrada e saída no compressor e, também, da temperatura inicial e de entrada na turbina.
5. 
apresenta resfriamento intermediário, que embora contribua para o aumento da vida do motor, reduz o rendimento em razão da redução da temperatura na turbina.
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5. 
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Pergunta 5
1 ponto
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. 
I e II.
2. 
I, III e IV.
3. 
I, II e IV.
4. 
II e IV.
5. 
II e III.
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6. 
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Pergunta 6
1 ponto
Leia o trecho a seguir:
“Instalações de potência com turbinas a gás tendem a ser mais leves e compactas se comparadas a instalações de potência a vapor. Adicionalmente, apresentam uma relação favorável entre potência de saída e peso nas turbinas a gás, o que as tornam atrativas para aplicações em transporte, podendo-se citar, como exemplo, a propulsão de aeronaves e embarcações.” Fonte: MORAN, M. J; SHAPIRO, H. N. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. Rio de Janeiro: LTC S.A., 6. ed. 2009.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, analise as afirmativas a seguir.
I. Segundo hipóteses de uma análise de ar padrão, o aumento de temperatura no processo de combustão se dá por transferência de calor de uma fonte externa para o fluido de trabalho. 
II. No ciclo Brayton, um trocador de calor entre a turbina e compressor reduz a temperatura de saída da turbina aos níveis de entrada do compressor.
III. Um ciclo padrão de potência Brayton é composto por: um compressor, dois trocadores de calor e uma turbina.
IV. O ciclo Brayton é o ciclo ideal de potência a gás, composto por caldeira, turbina, trocador de calor e bomba.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. 
I, II e III.
2. 
II e III.
3. 
I e II.
4. 
II, III e IV.
5. 
I, III e IV.
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7. 
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Pergunta 7
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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. 
turbina.
2. 
válvula de expansão.
3. 
trocador de calor.
4. 
bomba.
5. 
compressor.
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Pergunta 8
1 ponto
Leia o trecho a seguir:
“O principal mérito do ciclo padrão a ar consiste em nos permitir examinar qualitativamente a influência de várias variáveis no desempenho do ciclo. Os resultados obtidos no ciclo padrão a ar, tais como rendimento e a pressão média efetiva, diferirão consideravelmente daqueles relativos ao motor real. A ênfase, portanto, na nossa consideração do ciclo padrão a ar está principalmente na análise dos aspectos qualitativos.”Fonte: WYLEN,G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4. ed. São Paulo: Blucher, 2013, p. 262.
Analise a figura a seguir:
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o ciclo padrão a gás, pode-se afirmar que a sequência que representa os componentes de um gerador de potência a gás ideal, representados na figura acima, corresponde à alternativa:
1. 
Compressor, câmara de combustão, câmara de expansão e gerador.
2. 
Compressor, turbina de expansão, gerador e câmara de combustão. 
3. 
Câmara de combustão, compressor, câmara de expansão e gerador.
4. 
Câmara de combustão, câmara de expansão, compressor e gerador.
5. 
Compressor, gerador, câmara de combustão e caldeira. 
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9. 
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Pergunta 9
1 ponto
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.
2. 
I e III.
3. 
III e IV.
4. 
I, II e III.
5. 
I e II.
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10. 
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Pergunta 10
1 ponto
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, F.
2. 
F, V, V, V, F.
3. 
V, F, V, V, V.
4. 
F, V, V, V, V.
5. 
F, F, V, V, F.
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