Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos - AOL-3

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Pergunta 1 
0/1 
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: 
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1. 
25,6%. 
2. 
40,07%. 
Resposta correta 
3. 
28,5%. 
4. Incorreta: 
31,8%. 
5. 
42,8%. 
 
1. Pergunta 2 
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: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
IV 
2. 
II 
3. 
I 
Resposta correta 
4. 
III 
5. 
V 
2. Pergunta 3 
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. 
I, III e IV. 
2. 
I e II. 
3. 
II e III. 
Resposta correta 
4. 
I, II e IV. 
5. 
II e IV. 
3. Pergunta 4 
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. 
wliq= 299,20 [kJ/kg]; η=51,7%. 
Resposta correta 
2. 
wliq= 280,56 [kJ/kg]; η=48,6%. 
3. 
wliq= 432,35 [kJ/kg]; η=53,5%. 
4. 
wliq= 322,26 [kJ/kg]; η=52,5%. 
5. 
wliq= 389,23 [kJ/kg]; η=50,8%. 
4. Pergunta 5 
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 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: 
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1. 
337K. 
2. 
441K. 
Resposta correta 
3. 
273K. 
4. 
527K. 
5. 
800K. 
5. Pergunta 6 
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. 
I e IV. 
Resposta correta 
2. 
II, III e IV. 
3. 
III e IV. 
4. 
I e II. 
5. 
I, II e III. 
6. 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 cp = 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 daturbina? 
Ocultar opções de resposta 
1. 
25 % e 62 kW. 
2. 
56 % e 140 kW. 
3. 
62 % e 150 kW. 
4. 
38 % e 80 kW. 
5. 
44 % e 110 kW. 
Resposta correta 
7. Pergunta 8 
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 interna é o: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
ciclo Diesel. 
2. 
ciclo de Carnot. 
3. 
ciclo Rankine. 
4. 
ciclo Brayton. 
Resposta correta 
5. 
ciclo Stirling. 
8. Pergunta 9 
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. 
no ponto triplo. 
5. 
em ebulição. 
9. Pergunta 10 
“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: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
1210 [kJ/kg]. 
2. 
1420 [kJ/kg]. 
3. 
1700 [kJ/kg]. 
4. 
1584 [kJ/kg]. 
Resposta correta 
5. 
1380 [kJ/kg].