Capitulo-04 - Problemas - Anos Impares

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Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Capítulo 4
Problema – Anos Ímpares
Princípios de Termodinâmica para Engenharia
Moran, M. J. and Shapiro, H. N.
 
Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Problema 4.6
● A figura mosta um tanque de mistura contendo 
3000 lb de água líquida. O tanque é equipado com 
dosi tubos de entrada, um tubo para a distrição de 
água quente a uma vazão mássica de 0,8 lb/s e um
outro para a distribuição de
água fria a uma vazão
mássica de 1,3 lb/s. A água sai
através de um único tubo de
saída a uma vao mássica de
2,6 lb/s.
Determine a quantidade de água
no tanque, em lb, após uma hora.
 
Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Problema 4.6
 
Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Problema 4.15
● Ar entra em um compressor que opera em regime 
permanente com uma pressão de 14,7 lbf/in², uma 
temperatura de 70 ºF e com uma vazão volumétrica de 
500 ft³/min. A velocidade do ar na saída da tubulação 
é 700 ft/s e a pressão na saída vale 120 lbf/in². Se cada 
unidade de massa de are que passa pela entrada e pela 
saída sofre um processo descrito por 
Assumindo o modelo de gás ideal, determine
a) a temperatura em ºF na saída
b) o diâmetro em polegadas na saída da tubulação
p∀1,34=const .
 
Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Problema 4.40
● Dióxido de carbono gasoso entra em um difusor bem 
isolado a 20 lbf/in², 500 ºR, com velocidade de 800 ft/s 
através de uma área de 1,4 in². A área de saída é 30 
vezes a de entrada, e a velocidade é 20 ft/s. A variação 
da energia potencial entre a entrada e a saída é 
desprezível. Para uma operação em regime permanente, 
determine na saída:
a) a temperatura em ºR;
b) a pressão em psi;
c) a vazão mássica em lb/s.
Assuma o modelo de gás ideal.
 
Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Problema 4.103
● Um ciclo de potência simples baseado em uma turbina a gás opera em regime 
permanente, com ar como substância de trabalho, é mostrado na figura. 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 trocado de calor a baixa 
pressão antes de retornar ao compressor. Os efeitos das energias cinética e 
potencial
são desprezíveis. O compressor e a
turbina operam adiabaticamente.
Usando o modelo de gás ideal para
o ar, determine:
a) a potência requerida pelo
compressor, em HP;
b) a potência de saída da turbina,
em HP;
c) a eficiência do ciclo.
 
Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Problema 4.103
 
Capítulo 4: Análise de energia para um volume de controle
Problema 4.113
● Uma mistura bifásica líquido-vapor de refrigerante 
134a encontra-se em um tanque de 
armazenamento cilíndrico de 2 ft³ a 100 psi. 
Inicialmente o líquido saturado ocupa 1,6 ft³. A 
válvula no topo do desenvolve um orifício, 
permitindo que o vapor saturado escape 
lentamente. Eventualmente, o volume de líquido 
diminui para 0,8 ft³. Se a pressão no tanque 
permanece constante, determine a massa de 
refrigerante que vazou, em lb, juntamente com a 
transferência de calor, em Btu.
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