p1 termo santoro 2sem 07

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

p1-termo-santoro-2sem-07.doc
�PAGE �
�PAGE �1�
UNISANTA - Faculdade de Engenharia Industrial Mecânica
Disciplina: 0457 – Termodinâmica Aplicada
Prova P1 2o Semestre de 2007 Santoro
G A B A R I T O
Notas: 1. Prova com consulta apenas ao caderno de Tabelas, Diagramas e formulário 	 		fornecidos. Devolver este material juntamente com a prova.
	2. Duração da prova: 80 minutos.
Adotar as hipóteses necessárias à resolução das questões e indicar claramente na folha de questões todas as passagens numéricas.
1	Uma indústria metalúrgica utiliza vapor d’água a 2,0 MPa e 430o C para os processos de tratamento térmico de seus produtos. Para esta finalidade, dispõe de uma caldeira especial que aquece a água inicialmente a 100 kPa, enquanto suas válvulas de bloqueio permanecem fechadas, até se obter o vapor no estado desejado. Nestas condições, pede-se:
a) (1,5) o título (se aplicável) (%) e a temperatura (oC) da água no estado inicial;
Considerando a caldeira com válvulas fechadas durante o aquecimento, tem-se que o volume específico permanece constante.
v1 = v2 = v = constante
No estado final: P2 = 2,0 Mpa e T2 = 430º C
Da Tabela (2.4-3)(vapor superaquecido), tem-se:
		T(oC) 
		V(m3/kg)
		400
		0,15120
		500
		0,17568
Interpolando, para T2 = 430º C, tem-se v = 0,158544 m3/kg
Da Tabela (2.4-1), para 1,0 bar, tem-se:
vL = 1,0432x10-3 m3 / kg e vG = 1,694 m3 / kg . Então, como v está no intervalo, trata-se de vapor úmido e o título se aplica.
Então:
 x1 = 9,30% (Resposta)
Da Tabela (2.4-1), T1 = 99,63º C (Resposta)
(1,5) mostrar o processo de aquecimento da água na caldeira num diagrama T(oC) x v(m3/kg), indicando os valores de pressão (kPa), volume específico(m3/kg) e temperatura(oC) nos estados inicial e final.
Uma indústria dispõe de um compressor do tipo alternativo para obter ar comprimido, o qual possui um conjunto cilindro-êmbolo. A compressão ocorre com as válvulas de admissão e descarga fechadas. O volume inicial ocupado pelo ar no interior do cilindro, antes da compressão é de 1000 cm3 , a pressão inicial é de 1,0 bar e a temperatura inicial é 27o C. Deseja-se obter ar comprimido a 7,0 bar. Sendo o expoente politrópico do ar n = 1,3, pede-se:
(1,0) a massa de ar no interior do cilindro (em gramas);
a) Hipótese: o ar é gás perfeito
	Aplicando-se a equação de estado dos gases perfeitos, tem-se:
P.V = m.R.T
Antes da compressão [estado (1)], a equação fica:
P1.V1 = m.R.T1 ( 
Sendo Rar = 287 J/(kg.K); P1 = 1,0 bar = 100 kPa = 100.000 Pa;
T1 = 27,0o C = 300,15 K; V1 = 1000 cm3 = 1,0.10-3 m3, tem-se que:
( m = 1,16 g (Resposta)
(1,5) o volume final do ar (cm3);
b) Adotando-se a hipótese de compressão politrópica, tem-se:
P1V1n = P2.V2n = e, portanto,
 V2 = 223,83 cm3(Resposta)
c) (1,0) o trabalho necessário à compressão do ar (J)
Dados: 
Processos politrópicos de gases ideais: P V n = constante
Trabalho politrópico de gases ideais: 
	O trabalho realizado, considerando-se compressão politrópica e considerando que 1,0 bar = 100 000 Pa é:
 1W2 = - 188,9 J 
(Resposta)
3	Um evaporador de um equipamento de ar condicionado contém o fluido refrigerante R-134a a -10o C. Inicialmente o título do fluido é de 15%. O fluido recebe calor do ambiente a ser refrigerado, num processo isotérmico, até se obter vapor saturado seco. Considerando-se que durante o processo no evaporador não há variação de massa ou de volume do fluido, pede-se:
(1,0) o volume específico do fluido nos estados inicial e final (m3/kg);
O estado inicial (1) é vapor úmido de R-134 a, com título de 15%. Na Tabela (2.4-9) encontram-se os seguintes valores para a
temperatura de -10o C:
P1 = 200,60 kPa; vL = 0,0008 m3/kg e vV = 0,0996 m3/kg. O volume específico será:
v1 = vL + x1(vv-vl) = 0,0008+0,15(0,0996-0,0008) v1=0,0156m3/kg (Resposta)
Como o estado (2) é vapor saturado seco, tem-se que:
v2 = vv, tendo em vista que o processo é isotérmico e, portanto, isobárico (saturação). Então: v2 = 0,0996 m3/kg (Resposta) 
(1,0) a pressão do fluido (kPa)
 A pressão é obtida diretamente da Tabela (2.4-9): P=200,60 kPa 
(Resposta) 
d) (1,5) mostrar o processo que ocorre no evaporador num diagrama P(kPa) x v(m3/kg), 
 indicando os valores de pressão, volume e temperatura dos estados inicial e final. 
 fim.
_1252411137.unknown
_1252412446.unknown
_1252412496.unknown
_1252412066.unknown
_1080470353.unknown
_1252131313.unknown