APOSTILA EXERCÍCIOS -MAQUINAS TERMICAS parte 02 (1)

Prévia do material em texto

ENGENHARIA MECÂNICA/9° PERÍODO
PROF: FELIPE COSTA NOVO MALHEIROS
DISCIPLINA: OPTATIVA I – MÁQUINAS TÉRMICAS parte 02
Aluno(a): ________________________________________
DATA: 21/03/2014
QUESTÃO 01 (ENADE 2011) – 
Instalações de potência com turbinas a gás tendem a ser mais leves e compactas se comparadas a instalações de potência a vapor. Adicionalmente, apresentam uma relação favorável entre potência de saída e peso nas turbinas a gás, o que as tornam atrativas para aplicações em transporte, podendo-se citar, como exemplo, a propulsão de aeronaves e embarcações.
MORAN, M. J., SHAPIRO, H. N. Princípios de Termodinâmica para Engenharia.
Rio de Janeiro: LTC S.A., 6.ª ed., 2009.
Considere uma turbina a gás, que opera em modo fechado, analisada por meio do ciclo de ar-padrão Brayton, conforme figura a seguir acompanhada do diagrama T × s (temperatura versus entropia específica) correspondente.
Sob essas condições, avalie as afirmações que se seguem.
I. De acordo com as hipóteses de uma análise de ar-padrão, o aumento de temperatura que seria obtido no processo de combustão é alcançado por transferência de calor de uma fonte externa para o fluido de trabalho. Esse fluido de trabalho é considerado o ar como gás ideal.
II. O ar, ao passar pela turbina, sairia para a atmosfera em uma condição de temperatura mais alta do que quando foi admitido ao compressor. No ciclo de ar-padrão Brayton, idealiza-se um trocador de calor entre a turbina e o compressor, para rejeição de calor, a fim de reduzir a temperatura na saída da turbina aos níveis da entrada no compressor.
III. Um ciclo de ar-padrão Brayton é composto por quatro equipamentos: um compressor que eleva a pressão do ar para sua entrada na turbina, um trocador de calor que é responsável pelo aumento da temperatura para a entrada do ar na turbina, uma turbina e outro trocador de calor que reduz a temperatura do ar na saída da turbina, aos mesmos níveis de sua entrada no compressor.
É correto o que se afirma em
I, apenas.
II, apenas.
I e III, apenas.
II e III, apenas.
I, II e III.
QUESTÃO 02 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2012/1) –
As centrais modeladas pelo ciclo Brayton podem operar tanto em sistema aberto quanto em sistema fechado. Os principais equipamentos utilizados na operação em sistema fechado são:
compressor, turbina e trocador de calor
compressor, turbina e câmara de combustão ou combustor
compressor, válvula de expansão e bomba
turbina, caldeira e trocador de calor
bomba, caldeira e trocador de calor
QUESTÃO 03 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2012/1) –
Nas turbinas de ação, o jato de vapor incide diretamente sobre as palhetas. Tais turbinas são constituídas de bocais fixos onde o vapor, ao passar,
se expande, o que diminui a pressão e aumenta a velocidade.
se expande, o que aumenta a pressão e diminui a velocidade.
se expande, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade.
é comprimido, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade.
é comprimido, o que diminui a pressão e diminui a velocidade.
QUESTÃO 04 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2012/1) –
O ciclo de Rankine é o modelo ideal para uma unidade motora simples a vapor.
Nesse ciclo, o fluido de trabalho:
apresenta mudança de fase, sendo tal ciclo composto por dois processos isobáricos e dois isoentrópicos.
apresenta mudança de fase, sendo tal ciclo composto por dois processos isocóricos e dois isotérmicos.
permanece no estado gasoso, sendo tal ciclo composto por dois processos isobáricos e dois isoentrópicos.
permanece no estado gasoso, sendo tal ciclo composto por dois processos isocóricos e dois isotérmicos.
permanece no estado líquido, sendo tal ciclo composto por dois processos isoentrópicos e dois isotérmicos.
QUESTÃO 05 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2012/1) –
O rendimento η do ciclo ideal de Rankine pode ser escrito em função do calor fornecido ao ciclo, qH, e do calor rejeitado, qL, como:
QUESTÃO 06 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2011) –
Com relação ao ciclo Brayton, analise as afirmativas a seguir.
I – A turbina a gás real difere do ciclo ideal, principalmente devido às irreversibilidades no compressor e na turbina, e à perda de carga nas passagens do fluido e na câmara de combustão (ou no trocador de calor para um ciclo fechado).
II – O fluido de trabalho apresenta mudança de fase.
III – O compressor utiliza uma pequena quantidade de trabalho na sua operação, em comparação ao trabalho gerado na turbina.
IV – O rendimento do ciclo de turbina a gás pode ser melhorado pela introdução de um regenerador.
Estão corretas APENAS as afirmativas
I e II.
I e IV.
III e IV.
I, II e III.
II, III e IV.
QUESTÃO 07 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2011) –
O ciclo Brayton é o ciclo ideal para a turbina a gás simples. Qual gráfico pressão-volume se refere especificamente a esse ciclo?
QUESTÃO 08 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2011) –
O ciclo de Rankine é o modelo ideal para as centrais térmicas a vapor utilizadas na produção de potência. No entanto, sabe-se que um ciclo real se afasta de um ciclo ideal, uma vez que ocorrem várias perdas. Com relação a essas perdas, analise as afirmativas a seguir.
I – As perdas principais na turbina são aquelas associadas ao escoamento do fluido de trabalho, por meio dos canais e palhetas da turbina.
II – As perdas na bomba decorrem principalmente das irreversibilidades associadas ao escoamento do fluido.
III – A perda de carga provocada pelo atrito e a transferência de calor ao ambiente são as perdas mais importantes nas tubulações.
IV – As perdas no condensador são extremamente significativas, considerando todo o conjunto.
Estão corretas APENAS as afirmativas
I e II. 
I e IV. 
III e IV. 
I, II e III. 
II, III e IV.
QUESTÃO 09 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2011) –
No ciclo de Rankine ilustrado na figura acima, o calor rejeitado no condensador vale em módulo 1.950 kJ/kg, e o calor recebido na caldeira corresponde em módulo a 3.000 kJ/kg. Com base nesses dados, para o rendimento do ciclo, tem-se
16,5%
25,4%
28,6%
35,0%
54,0%
QUESTÃO 10 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2011) –
As turbinas a vapor de vários conjuntos de pás no mesmo eixo, conforme o modo de disposição dos estágios, são classificadas como turbinas de estágios de:
temperatura; velocidade; e temperatura e velocidade.
temperatura; pressão; e temperatura e pressão.
pressão; entropia; e pressão e entropia.
pressão; velocidade; e pressão e velocidade.
pressão; entalpia; e pressão e entalpia.
QUESTÃO 11 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2010) –
Dentre os diagramas Pressão – Velocidade apresentados a seguir, aquele que corresponde a uma turbina a vapor com escalonamento de pressão (turbina Rateau) é:
QUESTÃO 12 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2010) –
A respeito dos aspectos teóricos e práticos sobre o ciclo Brayton, sabe-se que é possível 
avaliar o rendimento térmico com o conhecimento das temperaturas de entrada e saída do compressor, para o ciclo de Brayton ideal, considerando a análise de ar padrão frio.
inserir um regenerador no ciclo Brayton de ar-padrão, visando ao reaproveitamento dos gases de exaustão na turbina, porém este procedimento acarretará uma queda no rendimento térmico do ciclo.
ser representado em um diagrama pressão-volume específico através de um retângulo, no caso do ciclo Brayton ideal de ar-padrão. 
acrescentar um difusor antes do compressor, o que faz com que a velocidade do ar seja aumentada em uma turbina a gás estacionária.
introduzir um bocal, após a turbina com descarga subsônica, com o objetivo de aumentar a pressão conforme o gás escoa por este último equipamento.
QUESTÃO 13 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior –2006) –
O diagrama temperatura - entropia, abaixo, mostra o efeito da razão de compressão sobre o Ciclo Brayton ideal. O ponto 3 representa a entrada na turbina.
Considere as afirmações a seguir, referentes à figura.
I - A eficiência térmica do ciclo 1-2’-3’’-4’’-1 é menor do que a do ciclo 1-2-3-4-1.
II - O trabalho líquido por unidade de massa do ciclo 1-2-3-4-1 é maior do que o do ciclo 1-2’-3’’-4’’-1.
III - Em aplicações onde o peso da instalação é um fator limitante, é preferível operar com a razão de compressão do ciclo 1-2-3-4-1 do que a do ciclo 1-2’-3’’-4’’-1.
Está (ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):
I, apenas. 
I e II, apenas.
I e III, apenas. 
II e III, apenas.
I, II e III.
QUESTÃO 14 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Pleno – 2005) –
Dentre os sistemas de geração de potência listados abaixo, aquele que apresenta o maior rendimento térmico é o ciclo de Rankine:
Ideal
Com superaquecimento
Que leva em conta as irreversibilidades da turbina
Que leva em conta as irreversibilidades da bomba
Que leva em conta as irreversibilidades da combustão
QUESTÃO 15 (Petrobrás – Engenheiro de equipamentos Júnior – 2006) –
A figura abaixo representa um esquema de um Ciclo Brayton com regeneração, juntamente com o seu diagrama temperatura-entropia.
A eficiência térmica do regenerador é um parâmetro que mede o grau de afastamento entre o processo que ocorre em um regenerador real e aquele que ocorreria em um regenerador que operasse sem irreversibilidades. A expressão para a eficiência térmica (η) do regenerador em função das entalpias (h) dos pontos assinalados no esquema é:
Considere o ciclo de ar padrão ideal Brayton da figura abaixo para responder às questões de n° 16 e 17
QUESTÃO 16(Petrobrás – PETROBIO – 2010) –
O rendimento térmico do ciclo apresentado é dado, em %, por
22,0
33,3
38,1
44,4
77,7
QUESTÃO 17(Petrobrás – PETROBIO – 2010) –
O valor da razão de trabalho reverso, em %, para o ciclo, é
14,2
27,8
35,1
42,9
67,7