Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos - T 20231 A - AOL3

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Módulo A - 132203 . 7 - Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos - T.20231.A 
Avaliação On-Line 3 (AOL 3) - Questionário 
10/10 
Conteúdo do exercício 
Conteúdo do exercício 
1. Pergunta 1 
1/1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Em um ciclo Brayton simples, é dito como um processo de quase-equilíbrio em um 
compressor ou turbina o processo ideal que proporciona a temperatura mínima na 
saída para um compressor real [...]. As ineficiências na turbina e no compressor são 
decorrentes principalmente das perdas associadas ao fluxo de gases ao redor das pás 
da turbo máquina. As pás são muito complexas e limitam a alta temperatura na 
turbina”. 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São 
Paulo: Trilha, 2016, p. 315-316. 
 
Considere a figura que representa a modelagem de uma turbina a gás de ciclo fechado, 
operando segundo o ciclo Brayton ideal: 
 
Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 5. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 
2006. (Adaptado). 
 
Observando os valores de temperatura na entrada e saída de cada componente e 
considerando = 1[kJ/kg.K] constante, e o fluxo de massa igual a 0,5 [kg/s], qual 
alternativa melhor representa o rendimento e a potência líquida da turbina? 
Ocultar opções de resposta 
1. 
25 % e 62 kW. 
2. 
44 % e 110 kW. 
Resposta correta 
3. 
38 % e 80 kW. 
4. 
62 % e 150 kW. 
5. 
56 % e 140 kW. 
2. Pergunta 2 
1/1 
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): 
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1. 
turbina. 
2. 
compressor. 
3. 
válvula de expansão. 
4. 
trocador de calor. 
Resposta correta 
5. 
bomba. 
3. Pergunta 3 
1/1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“O motor Brayton, devido às eficiências do compressor e da turbina não serem 
suficientemente altas, ele não atraiu interesse industrial significativo no início de seu 
desenvolvimento. Considerando os dias atuais, o motor Brayton, referido também 
como turbina a gás, tornou-se efetivamente competitivo e eficiente sendo utilizado em 
aeronaves comerciais e militares, assim como em usinas, tanques, navios, grandes 
caminhões e até em motocicletas”. 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São 
Paulo: Trilha, 2016, p. 315. (Adaptado). 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclo Brayton, qual das 
alternativas a seguir melhor justifica as relações do trabalho do compressor e da 
turbina? 
Ocultar opções de resposta 
1. 
Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor para realizar 
menor quantidade de trabalho na turbina. 
2. 
Nesse processo, é realizado maior trabalho no compressor para realizar 
maior quantidade de trabalho na turbina. 
3. 
Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor, sem afetar o 
trabalho realizado na turbina. 
4. 
Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor para realizar 
maior quantidade de trabalho na turbina. 
5. 
Nesse processo, é realizado maior trabalho no compressor para realizar 
menor quantidade de trabalho na turbina. 
Resposta correta 
4. Pergunta 4 
1/1 
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: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
II e IV. 
2. 
I e II. 
3. 
II e III. 
Resposta correta 
4. 
I, III e IV. 
5. 
I, II e IV. 
5. Pergunta 5 
1/1 
“O ciclo Brayton ideal é composto por quatro processos análogos ao ciclo Rankine, 
porém, sem mudanças de fase do fluido de trabalho. Há um processo de compressão 
isentrópica no compressor, aquecimento isobárico no combustor, uma expansão 
isentrópica na turbina e um resfriamento isobárico no trocador de calor”. 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São 
Paulo: Trilha, 2016, p. 149. (Adaptado). 
 
Considerando essas informações e os assuntos estudados no ciclo Brayton, suponha 
um ciclo de potência a gás operando com uma taxa de pressão de 6 e condições de 
entrada de 20°C e 100 kPa. Para que haja uma elevação de 1800°C na temperatura, 
pode-se afirmar que a quantidade de entrada de calor no ciclo, corresponde a: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
1584 [kJ/kg]. 
Resposta correta 
2. 
1420 [kJ/kg]. 
3. 
1380 [kJ/kg]. 
4. 
1210 [kJ/kg]. 
5. 
1700 [kJ/kg]. 
6. Pergunta 6 
1/1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“O ciclo Rankine é considerado o ciclo padrão ideal para operações com vapor e trocas 
de fase, é composto por quatro processos internamente reversíveis, utilizando água 
como fluido de trabalho. [...] o ciclo Brayton é considerado o ciclo ideal para processos 
que não envolvem troca de fase, utiliza o ar como fluido de trabalho e é composto por 
quatro processos, sendo dois isobáricos e dois isentrópicos”. 
Fonte: KROOS, K. A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São 
Paulo: Trilha, 2016, p. 145-315. (Adaptado). 
 
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre o estado do fluido de 
trabalho no ciclo Brayton, pode-se afirmar que esse se encontra: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
na fase gás. 
Resposta correta 
2. 
na fase líquida. 
3. 
em fusão. 
4. 
em ebulição. 
5. 
no ponto triplo. 
7. Pergunta 7 
1/1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“O rendimento do ciclo de turbina a gás pode ser melhorado pela introdução de um 
regenerador. A figura abaixo, mostra o esquema do ciclo simples de turbina a gás, de 
ciclo aberto e com regenerador, e os diagramas p-v e T-s correspondentes ao ciclo 
padrão a ar ideal com regenerador. Note que no ciclo 1-2-x-3-4-y-1 a temperatura do 
gás de exaustão, que deixa a turbina no estado 4, é maior do que a temperatura do gás 
que deixa o compressor. Assim, o calor pode ser transferido dos gases de descarga da 
turbina para os gases a alta pressão que deixam o compressor”. 
 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica 
Clássica. 4. ed. São Paulo: Blucher, 2013, p. 268. (Adaptado). 
 
Considere um ciclo de potência a gás operando com regenerador a uma razão de 
pressão igual a 10. O ar entra no compressor a uma temperatura de 300 K e na turbina 
a 1200 K. A partir dessas informações, pode-se afirmar que o trabalho líquido 
produzido na turbina e a eficiência térmica do ciclo são: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
 
2. 
 
3. 
 
Resposta correta 
4. 
 
5. 
 
8. Pergunta 8 
1/1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Os motores que utilizam gás ideal como fluido de trabalhosão 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 
externa é o: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
ciclo Brayton. 
Resposta correta 
2. 
ciclo Miller. 
3. 
ciclo Otto. 
4. 
ciclo Diesel. 
5. 
ciclo Rankine. 
9. Pergunta 9 
1/1 
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. 
 
 
Ocultar opções de resposta 
1. 
IV 
2. 
I 
Resposta correta 
3. 
II 
4. 
III 
5. 
V 
10. Pergunta 10 
1/1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Uma função necessária à turbina é conduzir o compressor. Somente nos anos 1940 a 
turbina gerou energia suficiente para conduzir o compressor e ter energia adicional 
para ser competitiva com motores de pistão. Se a turbina e o compressor tivessem 
somente 80% de eficiência, um motor de turbina a gás não seria competitivo. À medida 
que a eficiência aumentou, os motores de turbina a gás encontraram diversas 
aplicações. Talvez a mais comum seja o motor de turbina a gás que alimenta as atuais 
aeronaves comerciais”. 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São 
Paulo: Trilha, 2016, p. 316. 
 
Considere um ciclo de potência a gás ideal, com 3,4 [kg/s] de fluxo de massa de ar, que 
entra em um compressor a uma pressão de 0,1 MPa e temperatura 25°C e deixa-o a 
uma pressão de 0,8 MPa. O ar sai do combustor com uma temperatura média de 527°C. 
 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São 
Paulo: Trilha, 2016, p. 320. (Adaptado). 
 
Com base nessas informações e analisando o as propriedades termodinâmicas do 
sistema, pode-se afirmar que a temperatura com a qual o ar sai da turbina é: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
337K. 
2. 
414K. 
Resposta correta 
3. 
527K. 
4. 
273K. 
5. 
800K.