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ME 3110 P1 2S 2017 GABARITO TERMO

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ME 3110 TERMODINÂMICA P1 27/09/2017 
 
Primeira questão ( 2,5 pontos ) – Regime Permanente com Gás Perfeito - Um fluxo 
de 1.200 kg/h de ar entra em um compressor na pressão de 1,0 ata e temperatura de 
300K. O ar é comprimido até 16 ata em um processo isoentrópico. 
Pede-se: 
1a - Calcular a temperatura do ar na saída do compressor. (1,5 pontos) 
1b - Calcular a potência do compressor ( kW ). (1,0 ponto) 
Adotar a entalpia do ar h1 = CP.T1 ( kcal/kg) h2 = CP.T2 ( kcal/kg) 
 
 
Dados: RAR = 29,4 kgf.m /kg.K KAR = 1,4 CP = 0,24 kcal /kg.K 
 
hkcalkWcoisoentrópiocesso
RmW
vpvp
Tvp
T
vp
T
vp
hh
KK
/8601:Pr
..)(
2211
111
2
22
1
11
12


••
 
 
SOLUÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
K
xx
R
kg
kg
x
R
TTvp
m
p
p
vvvpvp
m
vTvp
KK
2,663
4,29
1217,016
..
1217,0882,0
2
1
882,0
3004,29
..
10
16
1
10
4
2222
34,1
1
4,1
1
122211
3
41111

















 
kWW
h
kcal
xmW hh
3,121
860
104346
346.104)3003,662(24,0200.1)(
12


•
••
 
 
Segunda questão (2,5 pontos ) - Propriedades Termodinâmicas - Uma massa de 
1,0 quilograma de vapor de água encontra-se inicialmente na pressão p1 = 40 ata e 
temperatura t1 = 3400C e passa pelas seguintes transformaçoes: 
1 - Expansão em uma válvula, com entalpia constante, até à pressão p2 = 10 ata. 
2 - Resfriamento à pressão constante até o estado (3) de vapor saturado. 
3 - Condensação à pressão constante até o estado (4) de líquido saturado. 
Pede-se: 
2a - Representar as transformações no diagrama txs ( 0,5 ponto ) 
2b - Indicar, no diagrama txs , o valor da entropia nos pontos de saída da válvula (2) e 
do final do resfriamento (3) e da entalpia nos dois pontos. Retirar das tabelas os valores 
mais próximos, sem interpolação. ( 1,0 ponto ) 
2c - Calcular o calor específico do vapor superaquecido na fase de resfriamento, 
utilizando a variação de entropia nesta fase. ( 1,0 ponto ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Kkg
kcal
ataEstado
Kkg
kcal
kg
kcal
ataEstado
kg
kcal
CataEstado
sxp
shp
htp
.
5742,10,1103
.
7119,14,733102
4,733340401
333
222
1
0
11



 
Kkg
kcal
C
C
T
T
Css
p
pp
.
541,0
)273179(
)273310(
ln.5742,17119,1ln.
3
2
32




 
4 
S 
t 
h = cte 
1 
2 
3 
 
 
 
Terceira questão ( 2,5 pontos ) - Bocal em Regime Permanente - Uma massa de 
1,0 quilograma de vapor superaquecido na temperatura de 3000C e pressão de 15 ata 
passa por um bocal de expansão sofrendo redução de pressão para 10 ata. O vapor 
passa pelo bocal com atrito, mas sem perda de calor, conforme indica a figura. Sabendo 
que o atrito provoca um aumento de entropia de 0,0487 kcal/kg.K , pede-se: 
Pede-se: 
3a - Obter nas tabelas de vapor as entalpias na entrada e na saída do bocal.(1,0 ponto ) 
3b - Calcular a velocidade do vapor na saída do bocal. ( 1,5 pontos ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Q = 0 
1 
2 
Vapor de água 
p1 = 15 ata 
t1 = 3000C 
V1 = 400 m/s 
 
Vapor de água 
p2 = 10 ata 
 
 
 
kg
kcal
Kkg
kcal
ata
Kkg
kcal
kg
kcal
Cata
hsp
shtp
7,728
.
7032,1)0487,06545,1(10
.
6545,16,72530015
222
11
0
11


 
s
V
V
h
V
h
V
m
xxxx
xxxx
22
2
2
2
2
2
2
1
2
1
366
7,728
4278,92
6,725
4278,92
4278,924278,92
400



 
 
Quarta questão ( 2,5 pontos ) - Primeira Lei em Regime Permanente - Uma 
instalação é constituída por uma caldeira, uma turbina, um condensador e uma 
bomba, todas interligadas, formando um sistema fechado, em regime permanente. 
São conhecidos: 
Entalpia do vapor na saída da turbina: h2 = 518 kcal/kg 
Entalpia do vapor na saída do condensador: h3 = 45 kcal/kg 
Entalpia da água na saída da bomba: h4 = 46,6 kcal/kg 
Pede-se: 
4a - Sabendo que a vazão de vapor que circula na instalação é 24.000 kg/h, 
calcular o fluxo de calor que sai através do condensador. (1,0 ponto) 
4b – Conhecendo a potência útil da instalação (WT - WB) = 6.676.600 kcal/h, 
calcular a entalpia do vapor na saída da caldeira. (1,0 ponto) 
4c - Calcular a variação de pressão que ocorre na bomba ( kgf/cm2). Utilizar o 
volume específico da água v = 10-3 m3/kg. ( 0,5 ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
46,6 
4 45 
518 
 
 
1 
2 
3 
 
 
 
 
 
 
QC 
QCD 
WT 
WB 
cmm
h
h
hhhmQ
Q
WWQQWQWQ
hhQ
kgfkgf
p
ppv
kg
kcal
x
h
kcal
xxx
hkcalxm
B
C
c
BTCDCTCDBC
CD
22
3
1
1
6
41
666
6
32
832,6200.683
427
6,1
427
.
6,797
)6,46(000.240248,18)(
0248,186728,632,11
)(
/532,11)45518(000.24)(
10
10
101010
10











•
•
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
uF = kcal/kg 
 
W = kcal

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