Exercícios Tema 2 - Máquinas Térmicas 2

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A
B
C
D
E
A
B
C
1 Marcar para revisão
Em uma caldeira industrial, a fornalha desempenha um papel crucial no processo de geração de vapor. A
eficiência da fornalha é fundamental para a operação segura e econômica da caldeira, pois influencia
diretamente a quantidade de calor disponível para transformar a água em vapor.
Qual das alternativas abaixo descreve corretamente a principal função da fornalha na caldeira?
  Armazenar o combustível utilizado na caldeira
  Transferir o calor diretamente para o vapor gerado
  Regular o fluxo de vapor para as tubulações de saída
  Controlar a pressão de operação da caldeira
  Manter o processo de combustão sob controle para aproveitamento do calor
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A função primária da fornalha em uma caldeira é garantir a mistura do combustível com o ar para que a
combustão seja iniciada de forma eficiente. Essa combustão gera o calor necessário para aquecer a água
e produzir vapor. A eficiência desse processo de combustão é essencial para o bom funcionamento da
caldeira. As outras opções descrevem funções que não são diretamente relacionadas ao papel principal
da fornalha.
2 Marcar para revisão
A operação eficiente de uma caldeira é impactada por diversos fatores. Alguns influenciam diretamente seu
desempenho, enquanto outros têm efeitos indiretos. Qual dos seguintes fatores mais diretamente influencia a
eficiência térmica de uma caldeira?
  A pressão do vapor gerado
  A quantidade de água de alimentação
  O tipo de combustível utilizado
D
E
A
B
C
D
E
A
B
  A temperatura dos gases de exaustão
  A manutenção das tubulações de água
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A eficiência térmica de uma caldeira é fortemente influenciada pela temperatura dos gases de exaustão.
Gases de exaustão mais quentes indicam que há uma perda significativa de calor, reduzindo a eficiência
térmica. Melhorar a recuperação de calor dos gases de exaustão pode aumentar a eficiência térmica da
caldeira. As outras opções também podem afetar a operação da caldeira, mas não estão diretamente
relacionadas à eficiência térmica como os gases de exaustão.
3 Marcar para revisão
A eficiência térmica de uma caldeira \((\eta t)\) é dada pela razão entre a energia útil aproveitada e a energia
total fornecida ao sistema. Se uma caldeira recebe 10.000 kJ de energia na forma de combustível e converte
7.500 kJ dessa energia em vapor útil, qual é a eficiência térmica dessa caldeira?
  65%
  70%
  75%
  80%
  85%
Resposta correta
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Gabarito Comentado
 A eficiência térmica é calculada usando a fórmula
$$
\eta_t=\frac{7500 kJ}{10000 kJ} \times 100 \%=75 \%
$$
A caldeira converte 75\% da energia fornecida em energia útil na forma de vapor.
4 Marcar para revisão
Em uma usina, é instalada uma nova caldeira para geração de vapor para abastecimento de uma nova turbina.
Suponha que a eficiência térmica de uma caldeira ( \(\eta t\) ) seja de \(80 \%\). Se a energia total fornecida ao
sistema é de 12.000 kJ , qual é a quantidade de energia útil aproveitada pelo sistema?
  8.000 kJ
  9.000 kJ
Lista de exercícios Máquinas Térmicas Sair
C
D
E
A
B
C
D
E
  9.600 kJ
  10.200 kJ
  12.000 kJ
Resposta correta
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Gabarito Comentado
Reorganizando a fórmula, temos Energia útil \(=\eta t \times\) Energia total Substituindo os valores: \(0,8
\times 12000\) kJ=9600 kJ. Portanto, a energia útil aproveitada é de 9.600 kJ.
5 Marcar para revisão
Uma caldeira utiliza 4500 kg/h de combustível com um poder calorífico inferior (PCI) de 25.000 kJ/kg para
gerar vapor. A caldeira está acoplada a uma turbina que recebe vapor a uma taxa de 17.000 kg/h com uma
entalpia de 2.900 kJ/kg e expele vapor para o condensador com uma entalpia de 500 kJ/kg. A água de
alimentação retorna à caldeira com uma entalpia de 600 kJ/kg. Considere que há uma perda de calor para o
ambiente de 10.000.000 kJ/h. Quais são as eficiências térmicas bruta e líquida da caldeira, respectivamente?
  34,75% e 25,87%
  34,75% e 25,80%
  32,00% e 37,05%
  35,23% e 24,13%
  38, 00% e 00,00 %
Resposta incorreta
Opa! A alternativa correta é a letra A. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
$$
\begin{aligned}
Q_{\text {útil }}=m_{\text {vapor }} & \times(\text { Entalpia de saída }- \text { Entalpia de entrada }) \\
& =17.000 kg / h \times(2.900-600) kJ / kg=39.100 .000 kJ / h
\end{aligned}
$$
Energia fornecida pelo combustível:
$$
Q_{\text {combustivel }}=m_{\text {combustivel }} \times PCI=4.500 kg / h \times 25.000 kJ / kg=112.500
.000 kJ / h
$$
Eficiência térmica bruta:
$$
\eta_{\text {bruta }}=\frac{39.100 .000, kJ / h}{112.500 .000 kJ / h}=0,3475 \text { ou } 34,75 \%
$$
Levando em conta a perda de calor:
Questão 5 de 10
Corretas (9)
Incorretas (1)
Em branco (0)
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
Energia útil líquida = Energia útil transferida ao vapor - Perdas de calor Proporção de energia útil líquida \
(=39.100 .000-10.000 .000=29.100 .000 kJ / h\)
Eficiência térmica líquida:
$$
\eta_{\text {líquida }}=\frac{29.100 .000, kJ / h}{112.500 .000, kJ / h}=0,2587 \text { ou } 25,87 \%
$$
6 Marcar para revisão
Caldeiras elétricas representam uma alternativa distinta aos sistemas tradicionais baseados em combustão.
Suas características operacionais diferem significativamente. Em relação às caldeiras de aquecimento elétrico,
qual das seguintes características é correta?
  Utilizam combustão interna para gerar calor
  Possuem tempos de resposta mais lentos em comparação com caldeiras a gás
  São mais compactas e ideais para ambientes com restrição de emissões
  Necessitam de chaminés para expelir gases de combustão
  São indicadas para aplicações de alta pressão e grandes capacidades
Resposta correta
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Gabarito Comentado
As caldeiras de aquecimento elétrico são conhecidas por serem mais compactas e não produzirem
emissões diretas, pois não há combustão de combustível. Isso as torna ideais para locais onde as
emissões devem ser controladas ou eliminadas. Além disso, elas não requerem chaminés, e sua operação
é bastante rápida, com tempos de resposta curtos. As outras opções descrevem características de
caldeiras que usam combustíveis fósseis.
7 Marcar para revisão
A operação adequada de uma caldeira envolve uma sequência de processos, começando com a combustão.
No ciclo de operação de uma caldeira, qual é a principal função da câmara de combustão?
Armazenar o vapor gerado
Facilitar a troca de calor
  Queimar o combustível para gerar calor
  Condensar o vapor
  Regular a pressão do vapor
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A câmara de combustão é onde o combustível é queimado para gerar calor. Esse calor é então transferido
para a água ou fluido de caldeira, transformando-o em vapor. As outras opções não correspondem
diretamente à função da câmara de combustão.
8 Marcar para revisão
O monitoramento da temperatura em uma caldeira é essencial tanto para segurança quanto para desempenho
ideal. Conforme a NR-13, qual é a importância do monitoramento da temperatura em uma caldeira?
  Evitar que haja a corrosão interna dos tubos
  Assegurar a temperatura ideal do vapor
  Prevenir que haja a combustão incompleta do combustível
  Controlar o fluxo de combustível para a fornalha
  Minimizar o consumo de água de alimentação
Respostacorreta
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Gabarito Comentado
O monitoramento da temperatura na caldeira é crucial para garantir que o vapor gerado tenha a
temperatura correta para as aplicações pretendidas. Temperaturas inadequadas podem comprometer a
eficiência do processo e a integridade dos equipamentos que utilizam o vapor. As outras opções, embora
relevantes, não capturam a importância central do controle de temperatura em relação à qualidade do
vapor.
9 Marcar para revisão
Existem vários tipos de caldeiras, cada uma com designs diferentes. O projeto afeta como a transferência de
calor ocorre. Qual das seguintes características descreve melhor uma caldeira flamotubular?
  A água circula dentro dos tubos e os gases quentes passam por fora
  O aquecimento é feito diretamente por resistências elétricas
  Os gases quentes resultantes da combustão passam pelos tubos e a água ao redor
  Utiliza grandes quantidades de eletricidade para gerar calor
  A caldeira é compacta e geralmente usada para pequenas aplicações
Resposta correta
A
B
C
D
E
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
Nas caldeiras flamotubulares, os gases quentes da combustão passam por dentro dos tubos, enquanto a
água que será transformada em vapor está ao redor desses tubos. Essa configuração é diferente das
caldeiras aquatubulares, onde a água passa pelos tubos. As demais alternativas descrevem características
de outros tipos de caldeiras, como aquatubulares ou de aquecimento elétrico.
10 Marcar para revisão
A manutenção regular de chaminés de caldeiras é vital para segurança e conformidade ambiental. Essa
manutenção deve seguir as regulamentações. Segundo a NR-13, por que é necessário realizar a manutenção
periódica das chaminés das caldeiras?
  Para reduzir o consumo de combustível
  Para evitar a corrosão interna dos tubos de condução de vapor
  Para assegurar a exaustão dos gases de forma segura e eficiente
  Para garantir que o vapor gerado esteja livre de impurezas
  Para monitorar o nível de água na caldeira
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A manutenção periódica das chaminés é essencial para garantir que os gases de combustão sejam
removidos de forma eficaz, evitando acúmulo de substâncias nocivas e assegurando a segurança
ambiental e operacional. As demais não refletem o objetivo principal da manutenção das chaminés, que é
a gestão segura e eficiente dos produtos da combustão.