Avaliação AOL 03 (Sistemas térmicos e fluidomecânicos) Lincoln Santos

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Avaliação On-Line 3 (AOL 3) - Questionário
Lincoln Kaiam Torres Santos - 	UNI NASSAU, Caruaru-PE
Pergunta 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:
1. 
III e IV.
2. 
I, II e III.
3. 
I e IV.
Resposta correta
4. 
I e II.
5. 
II, III e IV.
Pergunta 2
Leia o trecho a seguir:
“Podem-se utilizar os gases de exaustão da turbina para preaquecer o ar por meio do regenerador, antes de entrar na câmara de combustão. Se os gases que deixarem a turbina tiverem temperatura maior que a do ar que deixa o compressor, um regenerador melhorará significativamente a eficiência térmica do ciclo.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 320. (Adaptado).
Admita o dispositivo representado na figura abaixo, no qual o ar entra no compressor do motor de uma turbina a gás com cerca de 37°C e 0,1 MPa, e é comprimido a 0,6 Mpa, atingindo a temperatura máxima de 600°C.
Considerando que os processos termodinâmicos no ciclo de potência a gás regenerativo sejam ideais e apresentem calores específicos constantes, pode-se afirmar que a eficiência do ciclo a gás é de:
1. 
40,07%.
Resposta correta
2. 
28,5%.
3. 
31,8%.
4. 
25,6%.
5. 
42,8%.
Pergunta 3
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?
1. 
Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor, sem afetar o trabalho realizado na turbina.
2. 
Nesse processo, a razão entre o trabalho do compressor e da turbina, chamada de razão de consumo de trabalho, é muito alta.
Resposta correta
3. Incorreta:
Nesse processo, é realizado maior trabalho no compressor para realizar maior quantidade de trabalho na turbina.
4. 
Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor para realizar maior quantidade de trabalho na turbina.
5. 
Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor para realizar menor quantidade de trabalho na turbina.
Pergunta 4
 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:
1. 
V
2. 
II
3. 
IV
4. 
III
5. 
I
Pergunta 5
 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. 
depende somente da razão entre a temperatura inicial e a temperatura de entrada na turbina.
2. 
pode crescer indefinidamente com a razão entre as pressões, aproximando-se do rendimento teórico do ciclo de ar ideal.
3. 
depende da razão entre as pressões de entrada e saída no compressor e, também, da temperatura inicial e de entrada na turbina.
Resposta correta
4. 
com a introdução de um regenerador, pode apresentar aumento da potência extraída do ciclo, sem influenciar o rendimento global do ciclo.
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.
Pergunta 6
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.
Resposta correta
2. Incorreta:
I e II.
3. 
I e III.
4. 
I, II e III.
5. 
III e IV.
Pergunta 7
“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:
1. 
845[kW].
2. 
527[kW].3. 
650[kW].
Resposta correta
4. 
725[kW].
5. 
540[kW].
Pergunta 8
Leia o trecho a seguir:
“No estudo das Máquinas Térmicas, temos que um motor térmico refere-se a um dispositivo que recebe calor de um reservatório e proporciona trabalho durante a operação em um ciclo. Por exemplo, a primeira lei descreve o modo como um motor de combustão interna funciona: o calor “Q” liberado pela combustão da gasolina é convertido no trabalho mecânico “W”.”Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 124-126. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudo sobre o ciclo Brayton, em relação aos motores a combustão, está correto o que se afirma em:
1. 
O ciclo Ericsson apresenta uma elevada eficiência e baixas reduções nas emissões de produtos de combustão, por meio de uma combustão externa.
2. 
Os ciclos termodinâmicos que abordam motores de combustão interna são: ciclo Otto, Diesel, Brayton e Stirling.
3. 
No ciclo Brayton ideal, tem-se dois processos isobáricos e dois processos adiabáticos.
Resposta correta
4. 
A taxa de compressão dos motores de potência à gasolina é superior à dos motores de potência a álcool.
5. 
No ciclo Otto, a temperatura de autoignição do combustível é atingida na etapa de compressão, efetuando-se, assim, a explosão e expansão.
Pergunta 9
“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 temperatura do combustor, pode-se afirmar que a quantidade de entrada de calor no ciclo, corresponde a:
1. 
1700 [kJ/kg].
2. 
1210 [kJ/kg].
3. 
1380 [kJ/kg].
4. 
1584 [kJ/kg].
Resposta correta
5. 
1420 [kJ/kg].
Pergunta 10
 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 as propriedades termodinâmicas do sistema, pode-se afirmar que, de acordo com a hipótese de ar-padrão frio, a temperatura com a qual o ar sai da turbina é:
1. 
273K.
2. 
527K.
3. 
441K.
Resposta correta
4. 
800K.
5. 
337K.