Ficha de Exercícios - Termo-Aplicada-2022-E.E.

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<p>I.RICHARD 1</p><p>Termodinâmica aplicada-PARTE-1.</p><p>Electrical Engineering.</p><p>Cap 2 :Propriedades das Substâncias Puras</p><p>Ficha de Exercícios #2</p><p>1. Um tanque rígido de 1,8 m3 contém vapor d’água a 220°C. um terço do volume está na</p><p>fase líquida e o restante sob forma de vapor. Determine:</p><p>a) A presão do vapor d’água</p><p>b) O título da mistura saturada</p><p>c) A de nsidade da mistura</p><p>2.</p><p>2. Um vaso de 0,5m3 contém 10kg de refrigerante R-134ª a -20°C. determine:</p><p>a) A pressão</p><p>b) A energia interna total</p><p>c) O volume ocupado pela fase líquida</p><p>3.</p><p>3. Um tanque de 1m3 contendo ar a 25°C e 500kPa está conectado por meio de uma</p><p>válvula a um outro tanque contendo 5kg de ar a 35°C e 200kPa. A válvula é aberta, e</p><p>todo o sistema atinge equilíbrio térmico com a vizinhança, que está a 20°C. Determine</p><p>o volume do segundo tanque e a pressão de equilíbrio final do ar.</p><p>Cap 3: Primeira Lei da Termodinâmica - Análise de Energia dos Sistemas Fechados</p><p>Ficha de Exercícios #3</p><p>1. Dois tanques (A e B) são separados por uma partição. Inicialmente, o tanque A</p><p>contém 2kg de vapor a 1MPa e 300°C, enquanto o tanque B contém 3kg de uma</p><p>mistura saturada de líquido e vapor com a fracção em massa de vapor igual a 50%.</p><p>A partição é então removida e os dois lados se misturam até que seja estabelecido</p><p>o equilíbrio mecânico e térmico. Se a pressão no estado final for de 300 kPa,</p><p>determine (a) a temperatura e o título de vapor (se houver mistura) no estado final</p><p>e (b) a perda de calor dos tanques.</p><p>2. Um arranjo pistão-cilindro isolado contém inicialmente 0,3 m3 de dióxido de</p><p>carbono a 200 kPa e 27°C. um interruptor eléctrico é ligado e uma fonte de 110V</p><p>fornece energia a um aquecedor a resistência dentro do cilindro por 10min. A</p><p>pressão é mantida constante durante o processo, enquanto o volume dobra.</p><p>Determine a corrente uque passa pelo aquecedor a resistência.</p><p>I.RICHARD 2</p><p>3. Uma massa de 12kg de vapor saturado de R-134a está contida em um arranjo</p><p>pistão-cilindro a 240 kPa. Uma quantidade de 300 kJ de calor é transferida para o refrigerante a</p><p>pressão constante, enquanto uma fonte de 110 V alimenta um</p><p>resistor dentro do cilindro durante 6 min. Determine a corrente eléctrica se a</p><p>temperatura final for de 70°C. Mostre o processo no diagrama T-v que inclua as</p><p>linhas de saturação.</p><p>4. 10. Um arranjo pistão - cilindro contém 0,1 m3 de água líquida e 0,9 m3 de vapor de água em</p><p>equilíbrio a 800kPa. Calor é transferido a pressão constante até que a temperatura atinja 350°C.</p><p>(a) Qual é a temperatura inicial da água? (b) Determine a massa total da água. (c) Calcule o</p><p>volume final. (d) Calcule a variação da energia interna. (e) Mostre o processo em um diagrama</p><p>P-v que inclua as linhas de saturação.</p><p>Cap 4: Análise de Massa e Energia dos Volumes de Controle</p><p>Ficha de Exercícios #4</p><p>1. Ar entra em regime permanente em um tubo de 28 cm de diâmetro 205kPa e 20°C com velocidade</p><p>de 4.5m/s. O ar é aquecidoà medida que escoa e sai do tubo a 180kPa e 40°C. Determine (a) a vazão</p><p>volumétrica na entrada, (b) o fluxo de massa de ar e (c) a velocidade e a vazão volumétrica na saída.</p><p>2. Ar entra em regime permanente em um bocal adiabático a 200ºC, 300kPa e 29m/s e sai a 100kPa e</p><p>179m/s. A área na entrada do bocal é de 80cm2. Determine (a) o fluxo de massa no bocal, (b) a</p><p>temperatura de saída do ar e (c) a área na saída do bocal.</p><p>3. Vapor escoa em regime permanente através de uma turbina adiabática. As condições de entrada do</p><p>vapor são 10MPa, 450°C e 80m/s e as condições de saída são 10kPa, 92% de título e 50m/s. o fluxo</p><p>de massa de vapor é de 12kg/s. Determine (a) a variação da energia cinética, (b) a potência produzida</p><p>e (c) a área de entrada da turbina.</p><p>4. Hélio deve ser comprimido de 120 kPa e 310K até 700 kPa e 430K. Uma perda de calor de 20kJ/kg</p><p>ocorre durante o processo de compressão. Desprezando as variações da energia cinética, determine</p><p>a potência necessária para um fluxo de massa de 90 kg/min.</p><p>I.RICHARD 3</p><p>5. Vapor de água entra em um condensador de uma central de potência a vapo a 20kPa e título de 95%</p><p>com um fluxo de massa de 20000kg/h. O vapor deve ser arefecido pela água de um rio próximo,</p><p>circulando a água pelos tubos que estão dentro do condensador. Para evitar poluição térmica, não é</p><p>permitido que a água do rio sofra aumento da temperatura acima de 10°C. Se o vapor deve sair do</p><p>condensador como líquido saturado a 20 kPa, determine o fluxo de massa necessário para a água de</p><p>arrefecimento</p><p>6. Um secador de cabelos é basicamente um duto no qual são colocadas algumas camadas de resistores</p><p>eléctricos. Um ventilador pequeno empurra o ar para dentro e o força a passar pelos resistores onde</p><p>ele é aquecido. O ar entra em um secador de cabelos de 1200 W a 100 kPa e 22°C e sai a 47°C. A</p><p>secção transversal na saída do secador é de 60cm2. Cosiderado a potência consumida pelo ventilador</p><p>e as perdas de calor através das paredes do secador de cabelos igual a 100J/s e 80 J/s determine (a)</p><p>a vazão volumétrica do ar na entrada e (b) a velocidade do ar na saída.</p><p>I.RICHARD 4</p><p>Cap 3: Segunda Lei da Termodinâmica - Análise de Energia dos Sistemas Fechados e abrtos</p><p>Ficha de Exercícios #5</p><p>1. Vapor d’água entra em uma turbina adiabática a 8 MPa e 500 ᵒC com uma vazão de 3</p><p>kg/s e sai a 30 kPa. A eficiência isoentrópica da turbina é de 0,90. Desprezando a</p><p>variação da energia cinética do vapor d’agua , determine (a) a temperatura na saída da</p><p>turbina e (b) a potência produzida pela turbina.</p><p>2. Vapor de água entra em uma turbina adiabática a 7 Mpa, 600 ᵒC e 80 m/s e sai a 50</p><p>kPa, 150 ᵒC e 140 m/s. Se a produção de potêncai pela turbina for de 6MW, determine</p><p>(a) vazão mássicade vapor de água que escoa através da turbina e (b) a eficiência</p><p>isoentrópica da turbina.</p><p>3. Ar é comprimido por um compressor adiabático de 95 kPa e 27 ᵒC até 600 kPa e 277ᵒC.</p><p>Assumindo calores específicos variaveis e desprezando as energias cinética e potencial,</p><p>determine (a) a eficiência isoentrópica do compressor e (b) a temperatura de saída do</p><p>ar se o processo fosse reversível.</p><p>4. Gases de combustão quentes entram no bocal de um motor turbojato a 260 kPa, 747 C</p><p>e 80 m/s e saem a pressão de 85 kPa. Asumindo uma eficiência isoentrópica de 92 % e</p><p>tratando os gases de combustão como ar, determine (a) a velocidade de saída e (b) a</p><p>temperatura de saída,</p><p>5. Considere uma central de potência a vapor operando entre os limites de pressão de 10</p><p>MPa e 20kPa. Vapor de água entra na bomba como líquido saturado e sai da turbina</p><p>como vapor saturado. Determinar a razão entre o trabalho produzido pela turbina e o</p><p>trabalho consumido pela bomba. Assuma que todo o ciclo seja reversível e que as</p><p>perdas de calor da bomba e da turbina sejam desprezíveis.</p><p>6. Vapor de água entra em um bocal adiabático a 4 MPa e 450 com uma velocidade de</p><p>72m/s e sai a 3MPa e 322m/s. Se o bocal tiver uma área de entrada de 8 cm2,</p><p>determine (a) a temperatura de saída e (b) a taxa de geração de entropia desse</p><p>processo.</p>