ME 3110 P1 2S 2017 GABARITO

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ME 3110 TERMODINÂMICA P1 27/09/2017
Primeira questão ( 2,5 pontos ) – Regime Permanente com Gás Perfeito - Um fluxo de 1.200 kg/h de ar entra em um compressor na pressão de 1,0 ata e temperatura de 300K. O ar é comprimido até 16 ata em um processo isoentrópico.
Pede-se: 
1a - Calcular a temperatura do ar na saída do compressor. (1,5 pontos)
1b - Calcular a potência do compressor ( kW ). (1,0 ponto)
Adotar a entalpia do ar h1 = CP.T1 ( kcal/kg) h2 = CP.T2 ( kcal/kg)
Dados: RAR = 29,4 kgf.m /kg.K KAR = 1,4 CP = 0,24 kcal /kg.K 
SOLUÇÃO
Segunda questão (2,5 pontos ) - Propriedades Termodinâmicas - Uma massa de 1,0 quilograma de vapor de água encontra-se inicialmente na pressão p1 = 40 ata e temperatura t1 = 3400C e passa pelas seguintes transformaçoes:
1 - Expansão em uma válvula, com entalpia constante, até à pressão p2 = 10 ata. 
2 - Resfriamento à pressão constante até o estado (3) de vapor saturado.
3 - Condensação à pressão constante até o estado (4) de líquido saturado. 
Pede-se:
2a - Representar as transformações no diagrama txs ( 0,5 ponto )
2b - Indicar, no diagrama txs , o valor da entropia nos pontos de saída da válvula (2) e do final do resfriamento (3) e da entalpia nos dois pontos. Retirar das tabelas os valores mais próximos, sem interpolação. ( 1,0 ponto )
2c - Calcular o calor específico do vapor superaquecido na fase de resfriamento, utilizando a variação de entropia nesta fase. ( 1,0 ponto )
Terceira questão ( 2,5 pontos ) - Bocal em Regime Permanente - Uma massa de 1,0 quilograma de vapor superaquecido na temperatura de 3000C e pressão de 15 ata passa por um bocal de expansão sofrendo redução de pressão para 10 ata. O vapor passa pelo bocal com atrito, mas sem perda de calor, conforme indica a figura. Sabendo que o atrito provoca um aumento de entropia de 0,0487 kcal/kg.K , pede-se: 
Pede-se:
3a - Obter nas tabelas de vapor as entalpias na entrada e na saída do bocal.(1,0 ponto )
3b - Calcular a velocidade do vapor na saída do bocal. ( 1,5 pontos )
Quarta questão ( 2,5 pontos ) - Primeira Lei em Regime Permanente - Uma instalação é constituída por uma caldeira, uma turbina, um condensador e uma bomba, todas interligadas, formando um sistema fechado, em regime permanente. 
São conhecidos:
Entalpia do vapor na saída da turbina: h2 = 518 kcal/kg
Entalpia do vapor na saída do condensador: h3 = 45 kcal/kg
Entalpia da água na saída da bomba: h4 = 46,6 kcal/kg
Pede-se:
4a - Sabendo que a vazão de vapor que circula na instalação é 24.000 kg/h, calcular o fluxo de calor que sai através do condensador. (1,0 ponto)
4b – Conhecendo a potência útil da instalação (WT - WB) = 6.676.600 kcal/h, calcular a entalpia do vapor na saída da caldeira. (1,0 ponto)
4c - Calcular a variação de pressão que ocorre na bomba ( kgf/cm2). Utilizar o volume específico da água v = 10-3 m3/kg. ( 0,5 ponto) 
� EMBED Equation.3 ���
� EMBED Equation.3 ���
4
S
t
h = cte
1
2
3
� EMBED Equation.3 ���
� EMBED Equation.3 ���
Q = 0
1
2
Vapor de água
p1 = 15 ata
t1 = 3000C
V1� = 400 m/s
Vapor de água
p2 = 10 ata
 
� EMBED Equation.3 ���
� EMBED Equation.3 ���
46,6
4
45
518
1
2
3
 
 
 
QC
QCD
WT
WB
� EMBED Equation.3 ���
uF = kcal/kg
W = kcal 
_1567505152.unknown
_1567514032.unknown
_1568131576.unknown
_1567515907.unknown
_1567513964.unknown
_1567504180.unknown
_1567504634.unknown
_1567322307.unknown