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Disciplina: Termodinâmica I 
Docente: Profa Maísa Matos Paraguassú 
 
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LISTA DE EXERCÍCIOS - 02 
 
1) O vapor d’água entra em uma turbina operando em regime permanente com uma vazão mássica de 
4600 kg/h. A turbina desenvolve uma potência de 1000 kW. Na entrada, a pressão é 6 MPa, a 
temperatura é 400ºC e a velocidade é 10 m/s. Na saída, a pressão é 10 kPa, o título é 0,9 e a 
velocidade é 30 m/s. Calcule a taxa de transferência de calor entra a turbina e a vizinhança, em kW. 
 
2) Vapor entra no primeiro estágio da turbina a 4 MPa (40 bar) e 500ºC com uma vazão volumétrica 
de 90 m3/min. O vapor sai da turbina a 2 MPa (20 bar) e 400ºC. O vapor é então reaquecido à 
temperatura constante de 500ºC antes de entrar no segundo estágio da turbina. O vapor deixa o 
segundo estágio da turbina como vapor saturado a 60 kPa (0,6 bar). Determine: 
a) A vazão mássica do vapor em kg/h. 
b) A potência total produzida pelos dois estágios da turbina em kW. 
c) A taxa de transferência de calor para o vapor em escoamento ao logo do reaquecedor, em kW. 
 
3) A figura abaixo fornece dados de regime permanente para uma válvula de estrangulamento em série 
com um trocador de calor. Refrigerante R134a no estado de líquido saturado entra na válvula a T1 
= 36ºC com uma vazão mássica de 0,26 kg/s e sofre um processo de estrangulamento até T2 = -8ºC. 
O refrigerante então entra no trocador de calor, saindo como vapor saturado sem qualquer 
decréscimo significativo na pressão. Água líquida entra como um fluxo separado no trocador de 
calor a T4 = 20ºC e sai como líquido a T5 = 10ºC. Determine (a) a pressão no estado 2, em kPa, e 
(b) a vazão mássica do fluxo de água líquida, em kg/s. 
 
 
 
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4) A figura abaixo mostra parte de um sistema de refrigeração que consiste em um trocador de calor, 
um evaporador, uma válvula de estrangulamento e a tubulação associada. Dados para operação em 
regime permanente com o refrigerante R134a são fornecidos na figura. Determine a taxa de 
transferência de calor entre o evaporador e sua vizinhança, em kJ/h. 
 
 
5) Refrigerante R134a entra a 1MPa, 36ºC, com uma vazão volumétrica de 482 kg/h no separador 
operando em regime permanente mostrado na figura abaixo. Líquido saturado e vapor saturado saem 
em vazões distintas, cada um à pressão P. Determine a vazão mássica de cada uma das correntes, 
em kg/h, se P = 0,4 MPa. 
 
 
 
 
 
 
 
P
1
 = 827,4 kPa 
T
1
 = 29,4 ºC 
P
2
 = 103,42 kPa P
3
 = 103,42 kPa 
X
3
 = 1,0 
T
4
 = - 12,2 ºC 
P
4
 = 103,4 kPa 
(AV)
4
 = 0,004 m
3
/s 
 
 
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6) A figura a seguir fornece os dados da operação em regime permanente de uma instalação de 
potência a vapor simples. Determine (a) a eficiência térmica e (b) a vazão mássica da água de 
resfriamento em kg por kg de vapor em escoamento. 
 
 
7) A figura a seguir fornece dados da operação em regime permanente de um sistema de cogeração 
(processo de produção e utilização combinada de calor e eletricidade) com vapor d’água a 2 MPa, 
360ºC, entrando pela posição 1. A potência desenvolvida pelo sistema é de 2,2 MW. Vapor de 
processo sai pela posição 2 e água quente para outro processo sai pela posição indicada por 3. 
Calcule a taxa de transferência de calor, em MW, entre o sistema e sua vizinhança. 
 
 
 
 
 
 
 
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8) Conforme ilustrado na figura a seguir, água quente de resíduos industriais a 1,5 MPa (15 bar), 180ºC 
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 vazões distintas, cada um a 0,4 MPa (4 bar). O vapor 
saturado entra na turbina e se expande até 8 kPa (0,08 bar) e título de 90%. Determine a potência, 
kW, desenvolvida pela turbina. 
 
 
 
 
9) Um ciclo de potência simples com base em uma turbina a gás operando em regime permanente, 
com ar como substância de trabalho, é mostrada na figura abaixo. Dentre os componentes do ciclo 
está um compressor de ar montado no mesmo eixo da turbina. O ar é aquecido no trocador de calor 
a alta pressão antes de entrar na turbina. O ar que sai da turbina é resfriado no trocador de calor a 
baixa pressão antes de retornar ao compressor. O compressor e turbina operam adiabaticamente. 
Usando o modelo de gás ideal para o ar, determine a (a) potência requerida pelo compressor, em 
kW, (b) a potência de saída da turbina, em kW, e (c) a eficiência térmica do ciclo. 
 
P2 > P1
T2 = 88ºC
P3 = P2
T3 = 838ºC
P4 = P1
T4 = 271,3ºC
P1 = 1 atm
T1 = 15,7ºC
(AV)1 = 14,2 m3/s
 
 
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10) Fluxos separados de vapor e ar escoam ao longo do conjunto turbina / trocador conforme figura a 
seguir. Os dados da operação em regime permanente são mostrados na figura. Determine (a) T3, 
em K, e (b) a potência da segunda turbina, em kW. (obs.: 1 bar = 100 kPa). 
 
 
GABARITO 
1) Q = -62,3 kW 
2) a) m1 = 6,248 x 104 kg/h 
b) W = 17.573 kW 
c) Q = 3.818 kW 
3) a) P = 218,8 kPa 
b) m = 0,9 kg/s 
4) Q = 3 kW 
5) m2 = 385 kg/h 
m3 = 97 kg/h 
6) η = 31,2% 
ṁ= m(água)/m(processo) = 28 kg água de resfriamento / kg vapor 
7) Q = -0,21 MW 
8) W = 149,1 kW 
9) a) Wc = -1.248 kW 
b) Wt = 10.720 kW 
c) η = 68% 
10) a) T3 = 849 K 
b) Wt2 = 16.209 kW