Avaliação On-Line 1 (AOL 1) - Questionário

Prévia do material em texto

Pergunta 1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“A condição para se aumentar o rendimento de um ciclo de potência para geração de energia consiste em 
aumentar a temperatura média com que o calor é transferido para o fluido de trabalho na caldeira ou diminuir a 
temperatura média na qual o calor é rejeitado no condensador.” 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: 
Ed. Blucher, 2013. 
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado em relação ao ciclo Rankine com reaquecimento, 
analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I. ( ) Com o aumento da pressão na caldeira, aumenta-se também a eficiência do ciclo. 
 
II. ( ) A redução da pressão no condensador aumenta o trabalho líquido. 
 
III. ( ) O aumento do teor de umidade na saída da turbina é um efeito indesejado que acontece com o aumento de 
pressão na caldeira, corrigido com o reaquecimento do vapor. 
 
IV. ( ) O superaquecimento do vapor na caldeira, apesar de aumentar a eficiência do ciclo, aumenta 
indesejavelmente o conteúdo de umidade na saída da turbina. 
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
1. 
F, V, F, V. 
2. 
V, V, V, F. 
Resposta correta 
3. 
V, V, F, F. 
4. 
V, F, V, V. 
5. 
F, V, V, F. 
Pergunta 2 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Diversos aquecedores de água de alimentação e um ou dois reaquecedores, necessários para evitar a 
condensação nas pás traseiras da turbina, podem ser utilizados na usina. A pressão de extração para cada 
aquecedor é em geral selecionada para que as temperaturas de saturação sejam igualmente espaçadas. A 
redução no fluxo de massa, após o vapor extraído ser alimentado no aquecedor, resulta em uma produção 
menor de potência pela turbina. No entanto, aumenta-se a eficiência do ciclo em razão da redução da energia 
necessária pela caldeira”. 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: 
Ed. Blucher, 2013. 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Trilha, 2016. 
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre termodinâmica, podemos afirmar que a imagem 
apresenta um ciclo de: 
6. 
Rankine regenerativo, empregado em turbinas a vapor. 
Resposta correta 
7. 
Stirling, empregado em motores alternativos. 
8. 
Rankine com reaquecimento, empregado em turbinas a gás. 
9. 
Brayton, empregado em motores alternativos. 
10. 
Stirling, empregado em turbinas a gás. 
Pergunta 3 
Leia o trecho a seguir: 
 
“O ciclo com reaquecimento foi desenvolvido para tirar vantagem do aumento de rendimento provocado pela 
utilização de pressões mais altas e evitando que a umidade seja excessiva nos estágios de baixa pressão da 
turbina... A característica singular desse ciclo é que o vapor, primeiramente, expande até uma pressão 
intermediária na turbina. Ele, então, é reaquecido na caldeira e novamente expande na turbina até a pressão de 
saída.” 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: 
Ed. Blucher, 2013. 
 
Considerando essas informações e o estudo do ciclo Rankine combinado, podemos afirmar que uma das 
características da caldeira com dispositivo de queima suplementar é: 
11. 
controle da temperatura de subaquecimento. 
12. 
aumento da temperatura e/ou disponibilidade energética do gás, visando a atender a demanda 
de vapor. 
Resposta correta 
13. 
aumento das áreas das superfícies de troca de calor. 
14. 
existência de queimadores concentrados em um ponto na área de passagem do gás. 
15. 
uso preferencial de combustíveis líquidos, principalmente em usinas termelétricas a gás natural. 
Pergunta 4 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Uma máquina de Carnot é uma máquina ideal que opera em um ciclo sem quaisquer irreversibilidades. Ela 
pode operar com qualquer fluido de trabalho, mas um gás ideal será assumido, pelo qual equações simplificadas 
estão disponíveis.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. - São Paulo: Ed. Trilha, 2016. 
 
Imagine, segundo os conceitos estudados em ciclo motores a vapor, uma máquina de Carnot que opera entre 
duas fontes de temperaturas Tq e Tf = 200K e recebe cerca de 500J de calor de uma fonte quente. Considerando 
um trabalho mecânico produzido de 300 J, é correto afirmar que a temperatura Tq, da fonte quente será de: 
16. 
500 K. 
Resposta correta 
17. 
250 K. 
18. 
400 K. 
19. 
300 K 
20. 
450 K. 
Pergunta 5 
1/1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Conforme proclamado pela Segunda Lei da Termodinâmica, o dispositivo de Carnot é um ciclo fictício. Refere-
se apenas a um parâmetro para verificar se uma máquina térmica é possível de existir.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. - São Paulo: Ed. Trilha, 2016. 
 
Considerando essas informações e o conceito de Máquinas Térmicas segundo o ciclo de motores a vapor, 
podemos afirmar que: 
21. 
qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para uma 
fonte fria. 
Resposta correta 
22. 
na máquina térmica, o calor se propaga da fonte fria para a fonte quente. 
23. 
qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente. 
24. 
somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa máquina térmica 
converter integralmente calor em trabalho. 
25. 
sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%. 
Pergunta 6 
“Os parâmetros de Kelvin-Planck e Carnot são utilizados para determinar a eficiência de uma Máquina Térmica 
segundo a Segunda Lei da Termodinâmica. Enquanto Kelvin-Planck utiliza parâmetros obedecendo o fluxo de 
calor entre as fontes quentes e frias, Carnot utiliza a diferença de temperatura entre as fontes quentes e frias 
para determinar a eficiência do dispositivo.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Trilha, 2016. 
 
Em relação à Segunda Lei da Termodinâmica para a análise dos ciclos motores a vapor, considerando que uma 
Máquina Térmica receba 1000J de calor e opere entre as fontes de 27°C e 327°C com cerca de 80% do 
rendimento ideal, podemos afirmar que o trabalho realizado por essa máquina é de: 
26. 
500 J. 
27. 
250 J. 
28. 
400 J. 
Resposta correta 
29. 
600 J. 
30. 
350 J. 
Pergunta 7 
Leia o trecho a seguir: 
 
“A máquina térmica ideal é a de Carnot por estar associada, por assim dizer, a um princípio variacional, e por ser 
a máquina que maximiza os ganhos, ou seja, o trabalho que pode ser extraído sem alterar a entropia do 
universo. A máquina de Carnot tem um atributo a mais sobre qualquer outra máquina reversível por fixar um 
limite à rentabilidade, quer dizer, há um limite máximo por ciclo para extração de trabalho sem comprometer a 
reversibilidade do processo, sem degradar energia útil.” 
Fonte: OLIVEIRA, P.M.C. de; DECHOUM, K. Facilitando a compreensão da segunda lei da termodinâmica. Rev. 
Bras. Ensino Fís., São Paulo, v. 25, n. 4, pp. 359-363, Dec. 2003. Disponível em: 
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-11172003000400004&lng=en&nrm=iso>. 
Acesso em: 29 jan. 2020. 
 
Considerando essas informações e o estudado dos ciclos de potência a vapor, observe a figura a seguir, na qual 
2[kg/s] de vapor entra em uma turbina adiabática operando em regime permanente num ciclo Rankine ideal 
depotência. 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo. Ed. Trilha, 2016. 
(adaptado). 
 
Admitindo que haja uma diferença de entalpia entre as seções de entrada e saída = 900 kJ/kg e 
velocidade = 1,5 kJ/kg, podemos afirmar que a taxa de transferência de calor em [kW], entre a turbina e a 
vizinhança é de: 
31. 
-797. 
Resposta correta 
32. 
-30. 
33. 
-1800. 
34. 
-670. 
35. 
-2102. 
Pergunta 8 
Leia o trecho a seguir: 
 
“As usinas termelétricasgeram eletricidade a partir de turbinas movidas a vapor. O ciclo de Rankine é um ciclo 
termodinâmico ideal que pode ser utilizado para modelar, de forma simplificada, uma usina termelétrica. A 
figura abaixo mostra de forma esquemática os elementos básicos de um ciclo de Rankine simples ideal.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. Trilha, 2016. 
(Adaptado). 
 
Considerando o que foi estudado no ciclo Rankine e o fato de algumas usinas termelétricas que utilizam turbinas 
a vapor se encontrarem próximas a grandes reservatórios de água, como rios e lagos, analise as afirmativas a 
seguir: 
 
I. O ciclo de Rankine simples mostrado prevê a reutilização da energia rejeitada no condensador e, por isso, tem 
rendimento comparável ao de um ciclo de Carnot que opera entre as mesmas temperaturas. 
 
II. A instalação de algumas usinas próximas a grandes rios se dá devido à necessidade de remover calor do ciclo, 
pela transferência de calor que ocorre no condensador, porém, com implicações ao meio ambiente. 
 
III. Em usinas que utilizam combustíveis fósseis, o vapor gerado na caldeira é contaminado pelos gases da 
combustão e não é reaproveitado no ciclo, sendo mais econômico rejeitá-lo, causando impacto ambiental. 
 
IV. Entre as termelétricas, as usinas nucleares são as únicas que não causam Impacto ambiental, exceto pela 
necessidade de se armazenar o lixo nuclear gerado. 
 
Está correto apenas o que se afirma em: 
36. 
I e III. 
37. 
III e IV. 
38. 
II e IV. 
39. 
I e II. 
Resposta correta 
40. 
II e III. 
Pergunta 9 
Leia o trecho a seguir: 
 
“No ciclo Rankine, o rendimento pode ser aumentado, pelo aumento da pressão no processo de fornecimento de 
calor. Entretanto, isso também aumenta o teor de umidade do vapor nos estágios de baixa pressão da turbina.” 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: 
Ed. Blucher, 2013. 
 
Considere que um ciclo real de máquina a vapor apresente um rendimento menor em virtude de suas 
irreversibilidades. Levando em conta essa situação e o conteúdo estudado sobre o ciclo Rankine com 
reaquecimento, assinale a alternativa que indica um procedimento que conduzirá a um aumento na eficiência 
térmica do ciclo Rankine. 
41. 
Aumentar a temperatura de saída na bomba. 
42. 
Reduzir a pressão de condensação. 
Resposta correta 
43. 
Diminuir a pressão do vapor que entra na turbina. 
44. 
Reduzir a temperatura do vapor que entra na turbina. 
45. 
Aumentar a pressão de condensação. 
Pergunta 10 
 
“Um ciclo de Rankine ideal é aquele que fornece limite superior de eficiência de ciclo desde que não haja perdas. Na 
análise do ciclo Rankine é útil considerar que o rendimento depende da temperatura média na qual o calor é fornecido e 
da temperatura média na qual o calor é rejeitado.” 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4ª Ed. São Paulo: Ed. 
Blucher, 2013. 
Considerando essas afirmações e com base nos estudos dos efeitos da variação de pressão e temperatura nos ciclos de 
potência a vapor, considere um ciclo básico de potência a vapor, operando segundo o diagrama T-s.Fonte: KROOS, K.A.; 
POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo. Ed. Trilha, 2016. (Adaptado). 
Analisando o ciclo segundo os estados 1-2-3-4 e suas entalpias nos dispositivos do sistema: = 192 kJ/kg, = 
204kJ/kg, = 2.780 kJ/kg e = 2.060 kJ/kg, podemos afirmar que o calor, em [kJ/kg] rejeitado pelo fluido de 
trabalho no condensador, é: 
46. 
1868 [kJ/kg]. 
Resposta correta 
47. 
680 [kJ/kg]. 
48. 
1668 [kJ/kg]. 
49. 
2536 [kJ/kg]. 
50. 
1245 [kJ/kg].