Trabalho Complementar Sistemas TérmicosLV

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA – CAMPUS AIMORÉS 
Curso: Engenharia Mecânica – Disciplina: Sistemas Térmicos 
Prof. Cristiano Henrique Gonçalves de Brito 
 
 
TRABALHO COMPLEMENTAR NOTA: 
 
Nome: RA: 
Instruções 
- Este trabalho é composto de 4 questões discursivas. 
- As respostas das questões deverão estar à caneta; questões 
respondidas a lápis não terão direito a revisão; 
- Para desenvolvimento da atividade é de imprescindível 
importância a utilização de um livro de termodinâmica que 
contenha as tabelas de propriedades termodinâmicas; 
- Os livros estão disponíveis em exemplares físicos na biblioteca e 
virtuais através do ULife.l 
- As questões que requisitarem propriedades termodinâmicas 
deverão conter na tabela de resumo dos estados termodinâmicos, 
as fontes relativas às propriedades informada; 
- O trabalho deverá ser manuscrito, entregue preferencialmente em 
folha de ofício branca, com letra legível e acompanhado do 
cabeçalho e das questões. 
 
- BOA ATIVIDADE! 
 
 
Questão 1 
Um ciclo Rankine regenerativo ideal com um aquecedor de 
�gua de alimenta��o aberto � exibido na Figura. O vapor deixa 
a caldeira a 8 MPa e 600 °C com uma vaz�o m�ssica de 20 
kg/s. � extra�do da turbina a 1 MPa e enviado ao aquecedor de 
�gua de alimenta��o aberto. O vapor restante deixa a turbina 
a 20 kPa. Considere que a turbina e as bombas sejam 
isentr�picas. Fa�a o esbo�o deste ciclo no diagrama T-s e, 
ent�o, determine: 
 
a) A vaz�o de aquecimento no gerador de vapor 
b) A vaz�o m�ssica desviada para o aquecedor de �gua 
de alimenta��o 
c) A sa�da l�quida de pot�ncia da turbina 
d) A entrada l�quida de pot�ncia para as bombas 
e) Efici�ncia do ciclo Rankine: 
 
Questão 2 
O ar entra no ciclo Brayton regenerativo da Figura a 25 °C e 100 kPa. O compressor aumenta a press�o 
para 500 kPa. Os produtos de combust�o deixam a c�mara de combust�o a 1.200 °C. Considerando calores 
espec�ficos constantes e uma taxa de fluxo de massa de ar de 6 kg/s e um ciclo ideal, calcule: 
 
a) A eficiência do ciclo 
b) A potência produzida pela turbina 
c) A potência utilizada pelo compressor 
d) A razão de trabalho reverso 
e) A taxa de transferência de calor no 
regenerador 
 
 
 
 
 
 
Questão 3 
A Figura mostra um ciclo de cogeração que fornece potência e calor. No ciclo a vapor, vapor 
superaquecido entra na turbina a 40 bar, 440°C e expande até 1 bar. O vapor passa por um trocador de 
calor, o qual serve como aquecedor para o ciclo do R-134a e condensador para o ciclo a vapor. O 
condensado sai do trocador de calor como líquido saturado a 1 bar e é bombeado isentropicamente até a 
pressão do gerador de vapor. A taxa de transferência de calor para o fluido de trabalho passando pelo 
gerador de vapor é 13 MW. O ciclo do Refrigerante 134a é um ciclo de Rankine com o fluido entrando 
na turbina a 16 bar e 100°C. O Refrigerante 134a passa por um trocador de calor, o qual fornece calor e 
atua como condensador para o ciclo do R-134a. Líquido saturado sai do trocador de calor a 9 bar. 
Considerando uma eficiência isoentrópica de 95% para as turbinas, determine: 
 
 
 
(a) a vazão mássica do vapor entrando na turbina (do ciclo a vapor), em kg/s. 
(b) a vazão mássica do R-134a entrando na turbina (do ciclo R-134a), em kg/s. 
(c) a porcentagem de potência (relativa à potência total) fornecida por cada ciclo. 
(d) a taxa de transferência de calor sob a forma de calor de processo, em kW. 
 
 
 
 
Questão 4 
 
A Figura mostra um ciclo combinado formado por uma turbina a gás na parte superior da figura e um 
ciclo Rankine orgânico localizado na parte inferior da mesma. Dados da operação em regime 
permanente estão indicados na figura. Devido às irreversibilidades internas, a saída de eletricidade do 
gerador é 95% da potência de entrada do eixo. O regenerador pré-aquece o ar que entra no combustor. 
No evaporador, o gás quente de escape, vindo do regenerador, evapora o fluido de trabalho do ciclo 
localizado na parte inferior da figura. Para cada um dos três fluidos de trabalho a seguir – propano, 
Regrigerante 22 e Regrigerante 134a – especifique intervalos apropriados para p8, a pressão na entrada 
da turbina, e para T8, a temperatura na entrada da mesma; determine também a pressão de saída da 
turbina p9. Para cada fluido de trabalho, investigue a influência da variação de p8, T8, e da relação de 
pressão do compressor sobre a produção líquida de eletricidade e a eficiência térmica do ciclo 
combinado. Identifique o fluido de trabalho utilizado na parte inferior da figura e as condições de 
operação para a maior produção líquida de eletricidade do ciclo combinado.