Simulado P1 2Q 2019 - 19-07-2019

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P T x h
MPa °C kJ/kg
1 9 500
2 0,3 2749
3 0,01 0,96
Simulado prova P1– Fenômenos de Transporte – 2Q 2019 – 19/07/2019 
 
1. A cogeração é normalmente utilizada em processos industriais que apresentam consumo de vapor de 
água a várias pressões. Admita-se que em um processo existe a necessidade de uma vazão de 5 kg/s de 
vapor a 0,3 MPa; para este fim, uma extração de vapor é realizada (saída em 2) na turbina apresentada 
na seguinte figura. Se a vazão mássica de vapor na secção de alimentação é 27 kg/s e a turbina perde 
calor a uma taxa de 450 kW. Determine: (a) a temperatura do vapor na extração em 2, (b) o volume 
específico na secção de descarga da turbina (saída em 3), (c) a potência da turbina em kW assumindo 
que ela opera em regime permanente, (d) assumindo que a velocidade na secção e descarga não deve 
exceder de 110 m/s, qual deve ser a área mínima nesta secção? Assuma as hipóteses que considere 
necessárias. 
 
R. a) T2=144,4°C; b)v3=14,08 m
3
/kg; c) Wt=22485 kW; A3min=2,816 m
2
 
2. Bolas de aço com 12 mm de diâmetro são temperadas pelo aquecimento a 1150 K seguido pelo 
resfriamento lento até 400K em um ambiente com ar a T∞=325K e h=20W/m
2
-K. Supondo que as 
propriedades do aço sejam k=40W/m-K, =7800kg/m3 e c=600 J/kg-K, estime o tempo necessário para o 
processo de resfriamento. 
R. t=1122s 
 
3. O tanque rígido A mostrado na seguinte figura tem volume igual a 0,6m3 e contém 3 kg de água a 120 
°C e o tanque rígido B tem volume igual a 0,4 m
3
 e contém água a 600 kPa e 200 °C. Os tanques estão 
conectados ao conjunto cilindro pistão inicialmente vazio. O pistão do conjunto inicia seu movimento 
quando a pressão interna se torna igual a 800 kPa. As válvulas são abertas vagarosamente e calor é 
transferido para a água até que se atinja um estado uniforme com temperatura igual a 250°C. Determine: 
(a) a pressão e o volume ocupado pela água no estado final, (b) o trabalho realizado e (c) a transferência 
de calor no processo. 
 
R. a)Pf=800 kPa, Vf=1,213m
3
, b) W=170,1 kJ, c)Q=5535 kJ 
4. Um fluido refrigerante flui através de um tubo de aço inoxidável AISI 302 (kAISI 302=15,1 W/m-K) com 
diâmetro externo de 0,953 cm e uma espessura de 0,124cm. O tubo é recoberto com isolante térmico 
poliestireno R12 de 1cm de espessura (poliestireno=35 kg/m
3
, kpoliestireno=0,027 W/m-°C). A temperatura da 
superfície interna do tubo é considerada igual aquela do fluido refrigerante, -40°C. A temperatura do ar ao 
redor do tubo isolado é 15°C. Determine a taxa de transferência de calor por metro de comprimento de 
tubo e a temperatura externa do isolamento se o coeficiente de transferência de calor por convecção do 
lado externo for de 10W/m
2
-°C. R. (q/L)=-7,1 W/m; Text=8,41 °C