Trabalho Máquina Térmicas

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TRABALHO DE MÁQUINAS TÉRMICAS I – EPM(Mec.) 7° e 8° Séries - 2° Bimestre (2017_2)
	
1 – Uma turbina a vapor é capaz de gerar 2150 kW. Para tanto, ela opera com vapor d´água a 2300 kPa em sua alimentação e descarrega em um condensador a uma pressão de 10kPa. Calcule a vazão mássica de vapor que passa por ela. Obs.: Utilize a tabela dada em anexo.
2 – Em uma unidade de produção de potência a partir de calor, as entalpias específicas da água de alimentação da caldeira, do vapor superaquecido que sai da caldeira e do vapor que deixa a turbina são iguais a 900 kJ/kg, 3.000 kJ/kg e 2.700 kJ/kg, respectivamente, e a caldeira fornece 5250 kw de calor ao sistema. Qual o valor do trabalho realizado pela turbina?
3 - Uma caldeira fogotubular produz 5.000 kg/h de vapor saturado à pressão de 10,0 Kgf/cm2, utilizando óleo diesel como combustível, cujo poder calorífico superior é de 42.500 Kj/kg. A água á alimentada na caldeira à temperatura de 60,1ºC. Qual o consumo horário do combustível no equipamento? Considerar queima total do gás, com rendimento de 78%. Obs.: Use a tabela em anexo para encontar as entalpias. Dado = 1 Kgf/cm2 = 105 Pa.
4 - Uma caldeira flamotubular, de capacidade 3,3 ton/h a uma pressão de trabalho de 12,0 kgf/cm2 (~1,2 MPa), opera em uma fábrica consumindo gás natural (CH4), cujo PCS é de 38.670 KJ/kg. Calcular o consumo de ar para a queima do combustível nesta caldeira, considerando um excesso de ar de 35%.
5 - Uma corrente de água (capacidade térmica específica = 4,2 kJ/kg.K), com vazão mássica de 1 kg/s, deve ser aquecida de 50ºC a 150ºC, trocando calor com uma corrente de óleo (capacidade térmica específica = 2,1 kJ/kg.K), com vazão mássica de 2 kg/s a 200ºC em um trocador tubular contracorrente. Os valores dos coeficientes de convecção associados ao escoamento das correntes de água e de óleo são, ambos, iguais a 2,0 kW/m2∙K. A resistência total de depósito é igual a 0,001 m2∙K/W, e os efeitos relativos à espessura da parede dos tubos podem ser desprezados. Qual deve ser a área mínima de transferência de calor desse trocador?
6 - O calor de uma corrente quente de óleo deve ser aproveitado para aquecer 200 kg/s de água de 10 °C a 80 °C. Para isso, propõe-se o uso de um trocador de calor CT 1-1, em contracorrente, com 10 tubos de aço-carbono, com diâmetros externo e interno iguais a 3,0 cm e 2,5 cm, respectivamente, e comprimento igual a 5 m. O óleo entra no trocador a 160 oC e sai a 90 oC.
Suponha que:
• o coeficiente global de transferência de calor, baseado na área externa, seja igual a 400 W/(m2.K);
• o fator de correção da LMTD seja igual a 1,0
Com base nesses dados, qual o calor total trocado entre as duas correntes, em watts?
Anexo - Tabela de propriedades da água 
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