PROVA NP2

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Disciplina: 189R - Eng. Mecânica Integrada
	Prova: NP2
	Prof.: Marcos Noboru Arima
	Aluno:
	Matrícula:
	Turma:
Instruções
É obrigatório o preenchimento correto do nome do aluno, matrícula e turma nos locais indicados. O aluno que não preencher, ou preencher incorretamente estas informações, receberá um decréscimo de 3 pontos na nota. Ou, caso não seja possível identificar o aluno, este receberá nota 0 (zero).
As respostas às questões devem ser escritas nas unidades e nos locais indicados e a caneta. Respostas que não satisfizerem esta regra serão desconsideradas.
As equações, esquemas e diagramas utilizados na resolução das questões devem ser apresentados no espaço disponível após a respectiva questão, ou no verso da folha desta. Não serão consideradas as respostas que não apresentem as equações, os esquemas e os diagramas necessários a sua resolução.
A organização da prova faz parte do critério de avaliação. Não serão consideradas as respostas que não apresentem as equações utilizadas na forma literal antes da substituição de suas variáveis por seus respectivos valores.
O uso de calculadora é permitido apenas para execução de cálculos aritméticos, exponenciais e logarítmicos, não é permitido o uso de calculadoras como fonte de consulta à equações e teorias.
Exercício 1 (1 ponto)
Um motor térmico que opera ciclicamente absorve calor de um reservatório a 300oC e rejeita calor para outro reservatório a 240oC. As pressões do fluido de trabalho deste motor durante a absorção e a rejeição de calor são 8MPa e 40kPa respectivamente. Sabendo-se que a vazão do fluido de trabalho é 7,5 kg/s, assinale a alternativa que contém o máximo rendimento possível para este motor.
	(a) 20,0%
	(b) 15,2%
	(c) 10,5%
	(d) 8,7%
	(e) 5,6%
Exercício 2 (1 ponto)
Um conjunto cilindro-pistão contém em seu interior 10kg de vapor de água a pressão de 800kPa. Este vapor de água passa por um processo de aquecimento isobárico no qual ocorre um aumento de volume de 4m3. Considerando que a área deste pistão seja 0,2m2 e que a aceleração da gravidade seja 10m/s2, assinale a alternativa que contém o valor do trabalho realizado pelo vapor de água.
	(a) 3.200 kJ
	(b) 8.000 kJ
	(c) 4.000 kJ
	(d) 1.600 kJ
	(e) 400 kJ
Exercício 3 (1ponto)
Considere o escoamento incompressível através de uma tubulação horizontal reta composta por dois trechos de tubos de seção constante e por uma contração curta conectando estes tubos. As áreas de seção transversal destes tubos são 0,04m2 para o tubo a montante da contração, e 0,02m2 para o tubo a jusante. A vazão volumétrica do fluido que escoa por esta tubulação é 0,8m3/s, e sua densidade é 2 kg/m3. Adotando viscosidade nula para este fluido, assinale a alternativa que contém o valor correto para a diferença de pressão estática entre as seções com escoamento desenvolvido a montante e a jusante da contração.
	(a) 5000 Pa
	(b) 4300 Pa
	(c) 2800 Pa
	(d) 1200 Pa
	(e) 0 Pa
Exercício 4 (1 ponto)
Um construtor de aviões deseja construir um modelo em escala reduzida de um avião real na razão de 1:10 (modelo:avião) para poder realizar testes em um túnel de vento. Considerando que o avião voa a 80 km/h, qual deve ser a velocidade do ar no túnel de vento para que o modelo possua coeficiente de sustentação igual ao do avião real? Assinale a alternativa correta.
	(a) 80 km/h
	(b) 8 km/h
	(c) 800 km/h
	(d) 800 m/s
	(e) 80 m/s
Exercício 5 (3 pontos)
A Figura ao lado representa uma fornalha de testes cilíndrica vertical cujo objetivo é avaliar o desempenho de queimadores. As características de desempenho obtidas por meio desta fornalha são: eficiência térmica e perfil de taxa de calor ao longo da altura da fornalha. As paredes cilíndricas desta fornalha são compostas por 4 camisas de água pelas quais circula água de resfriamento. As camisas de água são numeradas de 1 a 4 no sentido ascendente. A ligação da água entre as camisas está em série e no sentido ascendente. As paredes planas da fornalha são construídas por material isolante e podem ser consideradas adiabáticas. As paredes externas das camisas de água são isoladas termicamente e, também, podem ser consideradas adiabáticas. A taxa de calor transferida para cada camisa, , é calculada por meio do balanço de energia no lado da água: . A taxa de calor total transferida para todas as camisas, , pode ser calculada por meio do balanço de energia no lado dos gases: ; onde é a taxa de calor liberado na combustão calculada por: . A eficiência térmica da fornalha, neste caso, é calculada por: . Em um determinado teste, a taxa de calor liberado na combustão foi , a vazão de ar de combustão foi , a vazão de água de resfriamento foi e as temperaturas medidas para a água de resfriamento nas estradas (ou saídas) das camisas foram Tw,0=25oC, Tw,0=50oC, Tw,0=70oC, Tw,0=85oC e Tw,4=95oC. Considerando que o poder calorífico inferior do combustível usado é, o calor específico da água é , o calor específico dos gases de combustão é e a temperatura de referência é , responda as questões abaixo.
Qual o valor da taxa de calor transferida para cada camisa de água? (0,4 ponto)
Resp.:
=			[kW]
=			[kW]
=			[kW]
=			[kW]
Qual o valor da taxa de calor total transferida para todas as camisas de água? (0,6 ponto)
Resp.: =				[kW]
Qual o valor da vazão mássica de combustível? (0,5 ponto)
Resp.: = 			[kg/s]
Qual o valor da vazão mássica de gases? (0,5 ponto)
Resp.: = 			[kg/s]
Qual o valor da temperatura dos gases na saída da fornalha ? (0,5 ponto)
Resp.: Tgas =				[oC]
Qual o valor da eficiência térmica da fornalha? (0,5 ponto)
Resp.: ηt=				[%]
Exercício 6 (3 pontos)
Um estagiário de engenharia mecânica foi incumbido de registrar a altura, h, de um jato d’água vertical em função de cinco valores de vazão, Q, diferentes. A altura deste jato foi medida em relação à seção de saída do tubo, a vazão foi medida por meio do medidor de vazão FM, e a vazão foi regulada por uma válvula, conforme Figura ao lado. Como era semana de prova, o estagiário teve que sair mais cedo e, portanto, só teve tempo de fazer 4 medições. Para não deixar o chefe bravo, o estagiário inventou valores para a medição que faltava. O valores entregues ao chefe pelo estagiário são apresentados na tabela abaixo.
	Q [litros/s]
	h [mm]
	ΔHL [mm]
	0,9
	369
	
	1,2
	657
	
	1,5
	1.026
	
	1,8
	1.674
	
	2,1
	2.011
	
Considerando que o diâmetro do tubo é 20 [mm], a densidade da água é 1000 [kg/m3] e a aceleração da gravidade é 10 [m/s2], faça o que se pede.
Complete a coluna ΔHL da tabela com os valores de perda de carga calculados a partir dos valores de Q e de h fornecidos (1 ponto).
Quais são os valores de Q e de h inventados pelo estagiário? (1 ponto)
Resp.:
Justifique a resposta dada para a questão (b) (1 ponto).
Resp: