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Lista de Exercicios 2 Primeira Lei para Volume de Controle.pdf

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de uma tubulação curta. Os diâmetros das tubulações de alimentação 
e descarga da bomba são iguais. O diâmetro de descarga do bocal é 
igual a 1 cm (0,01 m). A bomba a é acionada por um motor de 1 kW e 
é alimentada com água a 100 kPa e 15°C. O bocal descarrega o fluido 
na atmosfera a 100 kPa. Desprezando a energia cinética da água no 
tubo e considerando constante a energia interna u em todo o 
processo, determine a vazão mássica de água e a velocidade de 
descarga da água no bocal. 
 
 
 
33. Um compressor recebe 0,05 kg/s de R-410A a 200 kPa e -20°C e 0,1 
kg/s de R410A a 400 kPa e 0°C. A corrente de saída está a 1000 kPa 
e 60°C, como mostra a figura. Admita que o processo seja adiabático, 
despreze a energia cinética e determine a potência fornecida. 
 
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34. Uma câmara de resfriamento é alimentada com 1,5 kg/s de ar a 20°C 
e é utilizada para resfriar continuamente um fio de cobre. A 
temperatura do fio na sua seção de alimentação é 1000 K. O cobre 
atravessa continuamente a câmara até sua seção de descarga, com 
vazão mássica de 0,25 kg/s. O ar deixa a câmara a 60°C. Determine a 
temperatura do fio de cobre na saída da câmara. 
 
35. Um tanque com volume de 1 m3 contém amônia a 150 kPa e 25°C. O 
tanque está ligado a uma linha em que escoa amônia a 1200 kPa e 
60°C. A válvula é aberta e a amônia escoa para o tanque, até que 
metade do volume do tanque esteja ocupada por líquido a 25°C. 
Calcule o calor transferido nesse processo. 
 
36. O conjunto cilindro-pistão-mola mostrado na figura apresenta 
inicialmente 0,25 m3 de ar a 300 kPa e 17°C. O volume da câmara 
quando o pistão está encostado nos esbarros é igual a 1 m3. Uma 
linha de ar a 500 kPa e 600 K é conectada por uma válvula que é, 
então, aberta até a pressão atingir 400 kPa na câmara. Nesse estado, 
T = 350 K. Determine o aumento da massa de ar no conjunto, o 
trabalho realizado e a transferência de calor no processo. 
 
 
 
37. A figura mostra o esquema de uma pequena turbina a vapor d’água 
que produza uma potência de 110 kW, operando em carga parcial. 
Nessa condição, a vazão de vapor é 0,25 kg/s, a pressão e a 
temperatura na seção 1 são, respectivamente, iguais a 1,4 MPa e 
250°C e o vapor é estrangulado até 1,1 MPa antes de entrar na 
turbina. Sabendo que a pressão de saída da turbina é 10 kPa, 
determine a temperatura e o título, se saturada, da água na seção de 
saída da turbina. 
 
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38. Uma máquina geradora de potência de grande porte, que opera em 
regime permanente, é alimentada com duas correntes de água de 
baixa velocidade. A linha 1 consiste em 2,0 kg/s de vapor de alta 
pressão: 2 MPa e 500°C. A linha 2 consiste em 0,5 kg/s de água de 
arrefecimento a 120 kPa e 30°C. A máquina descarrega a água a 150 
kPa e com título de 80%, pela linha 3, um tubo de diâmetro igual a 
0,15 m. Sabendo que a máquina perde 300 kW de calor, determine a 
velocidade na tubulação de descarga e a potência gerada nessa 
máquina. 
 
39. Conforme mostrado na figura, água quente de resíduos industriais a 
15 bar, 180°C e com uma vazão mássica de 5 kg/s entra em um 
separador através de uma válvula. Líquido saturado e vapor saturado 
saem do separador em fluxos distintos, cada um a 4 bar. O vapor 
saturado entra na turbina e se expande até 0,08 bar e x = 90%. As 
perdas de calor e os efeitos das energias cinética e potencial podem 
ser ignorados. Para a operação em regime permanente, determine a 
potencia, em hp, desenvolvida pela turbina. 
 
 
40. Os seguintes dados são referentes à pequena instalação de potencia a 
vapor d’água mostrada na figura. 
 
Ponto 1 2 3 4 5 6 7 
p, MPa 6,2 6,1 5,9 5,7 5,5 0,01 0,009 
T, °C 45 175 500 490 40 
h, kJ/kg 194 744 3426 3404 168 
 
No ponto 6, x = 0,92 e V = 200 m/s. A vazão de vapor d’água é de 25 kg/s. A 
potencia de acionamento da bomba vale 300 kW. Os diâmetros dos tubos 
são de 200 mm do gerador de vapor à turbina e de 75 mm do condensador 
ao gerador de vapor. 
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a. Calcule a potencia produzida pela turbina e a velocidade no ponto 
5. 
b. Determine a taxa de transferência de calor no condensador e a 
vazão de água de resfriamento, sabendo que essa água é captada 
de um lago a 15°C e devolvida a 25°C. 
 
 
 
41. Um compressor é alimentado com ar a 17°C e 100 kPa e o descarrega 
a 1 MPa e 600 K. Em seguida, o ar passa por um resfriador que opera 
a pressão constante e do qual sai a 300 K. 
a. Determine o trabalho específico no compressor e 
b. a transferência específica de calor no resfriador.

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