Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos Avaliação Online_ AOL - 3

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Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos 
Avaliação On-Line 3 (AOL 3) 
 
1. Pergunta 1 
1/1 
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: 
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1. 
F, F, V, V, F. 
2. 
V, F, V, V, V. 
Resposta correta 
3. 
V, F, V, V, F. 
4. 
F, V, V, V, F. 
5. 
F, V, V, V, V. 
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. 
válvula de expansão. 
2. 
compressor. 
3. 
bomba. 
4. 
turbina. 
5. 
trocador de calor. 
Resposta correta 
3. Pergunta 3 
1/1 
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 
externa é o: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
ciclo Rankine. 
2. 
ciclo Brayton. 
Resposta correta 
3. 
ciclo Diesel. 
4. 
ciclo Miller. 
5. 
ciclo Otto. 
4. Pergunta 4 
1/1 
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: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
II, III e IV. 
2. 
I e IV. 
Resposta correta 
3. 
I, II e III. 
4. 
I e II. 
5. 
III e IV. 
5. Pergunta 5 
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. 
 
4. 
 
5. 
 
Resposta correta 
6. Pergunta 6 
1/1 
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: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
Compressor, gerador, câmara de combustão e caldeira. 
2. 
Câmara de combustão, compressor, câmara de expansão e gerador. 
3. 
Compressor, câmara de combustão, câmara de expansão e gerador. 
Resposta correta 
4. 
Compressor, turbina de expansão, gerador e câmara de combustão. 
5. 
Câmara de combustão, câmara de expansão, compressor e gerador. 
7. Pergunta 7 
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 melhorrepresenta o rendimento e a potência líquida da turbina? 
Ocultar opções de resposta 
1. 
56 % e 140 kW. 
2. 
62 % e 150 kW. 
3. 
38 % e 80 kW. 
4. 
25 % e 62 kW. 
5. 
44 % e 110 kW. 
Resposta correta 
8. Pergunta 8 
1/1 
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: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
II, III e IV. 
2. 
I e II. 
3. 
I, II e III. 
Resposta correta 
4. 
I, III e IV. 
5. 
II e III. 
9. Pergunta 9 
0/1 
“O ciclo Brayton é o ciclo motor cujo fluido de trabalho é um gás, normalmente o ar, 
que movimenta uma turbina para geração de energia. O ciclo Brayton foi o primeiro 
patenteado como um motor de pistão por George Brayton em 1872 e depois, nos anos 
1920, como um motor que operou no ciclo Brayton por meio de um compressor e uma 
turbina”. 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São 
Paulo: Trilha, 2016, p. 315. 
 
Considere um ciclo de potência a gás ideal, com fluxo de 2,5 [kg/s] de massa de ar, que 
apresenta na entrada do compressor uma pressão de 0,1 MPa e temperatura de 25°C, e 
deixa o compressor com uma pressão de cerca 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). 
 
Considerando essas informações e analisando as propriedades termodinâmicas do 
sistema, pode-se afirmar que a quantidade de calor que entra no combustor é de: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
650[kW]. 
Resposta correta 
2. Incorreta: 
540[kW]. 
3. 
845[kW]. 
4. 
527[kW]. 
5. 
725[kW]. 
10. Pergunta 10 
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.