34658 . 7 - Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos - 20211.A Avaliação On-Line 3 (AOL 3) – Questionário 8/10 1. Pergunta 1 /1 Leia o trecho a seguir: “O rendimento do ciclo de turbina a gás pode ser melhorado pela introdução de um regenerador. A figura abaixo, mostra o esquema do ciclo simples de turbina a gás, de ciclo aberto e com regenerador, e os diagramas p-v e T-s correspondentes ao ciclo padrão a ar ideal com regenerador. Note que no ciclo 1-2-x-3-4-y-1 a temperatura do gás de exaustão, que deixa a turbina no estado 4, é maior do que a temperatura do gás que deixa o compressor. Assim, o calor pode ser transferido dos gases de descarga da turbina para os gases a alta pressão que deixam o compressor”. IMG_24(1).JPG Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4. ed. São Paulo: Blucher, 2013, p. 268. (Adaptado). Considere um ciclo de potência a gás operando com regenerador a uma razão de pressão igual a 10. O ar entra no compressor a uma temperatura de 300 K e na turbina a 1200 K. A partir dessas informações, pode-se afirmar que o trabalho líquido produzido na turbina e a eficiência térmica do ciclo são: Ocultar opções de resposta 1. 2. Resposta correta 2. Pergunta 2 /1 Leia o trecho a seguir: “Instalações de potência com turbinas a gás tendem a ser mais leves e compactas se comparadas a instalações de potência a vapor. Adicionalmente, apresentam uma relação favorável entre potência de saída e peso nas turbinas a gás, o que as tornam atrativas para aplicações em transporte, podendo-se citar, como exemplo, a propulsão de aeronaves e embarcações”. Fonte: MORAN, M. J; SHAPIRO, H. N. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. Rio de Janeiro: LTC S.A., 6. ed. 2009. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, analise as afirmativas a seguir. I. Segundo hipóteses de uma análise de ar padrão, o aumento de temperatura no processo de combustão se dá por transferência de calor de uma fonte externa para o fluido de trabalho. II. No ciclo Brayton, um trocador de calor entre a turbina e compressor reduz a temperatura de saída da turbina aos níveis de entrada do compressor. III. Um ciclo padrão de potência Brayton é composto por: um compressor, dois trocadores de calor e uma turbina. IV. O ciclo Brayton é o ciclo ideal de potência a gás, composto por caldeira, turbina, trocador de calor e bomba. Está correto apenas o que se afirma em: Ocultar opções de resposta 1. I, III e IV. 2. II e III. 3. I, II e III. Resposta correta 4. II, III e IV. 5. I e II. 3. Pergunta 3 /1 “O ciclo Brayton ideal é composto por quatro processos análogos ao ciclo Rankine, porém, sem mudanças de fase do fluido de trabalho. Há um processo de compressão isentrópica no compressor, aquecimento isobárico no combustor, uma expansão isentrópica na turbina e um resfriamento isobárico no trocador de calor”. Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 149. (Adaptado). Considerando essas informações e os assuntos estudados no ciclo Brayton, suponha um ciclo de potência a gás operando com uma taxa de pressão de 6 e condições de entrada de 20°C e 100 kPa. Para que haja uma elevação de 1800°C na temperatura, pode-se afirmar que a quantidade de entrada de calor no ciclo, corresponde a: Ocultar opções de resposta 1. 1380 [kJ/kg]. 2. 1210 [kJ/kg]. 3. 1700 [kJ/kg]. 4. 1420 [kJ/kg]. 5. 1584 [kJ/kg]. Resposta correta 4. Pergunta 4 /1 Leia o trecho a seguir: “Até os anos 1940, muito do trabalho da turbina era necessário para conduzir o compressor. Com o aumento da eficiência dos compressores e das turbinas, em virtude do melhor projeto de lâmina e temperatura maior de entrada para as turbinas (materiais com melhor resistência ao calor), os motores de turbina a gás aceitam diversas aplicações”. IMG_23(1).JPG Fonte: MORAN, M.J; SHAPIRO, H.N; BOETTNER, D.D; BALEY, M.B. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. 8. ed. EUA: Wiley, 2014, p. 530-532. (Adaptado). Considerando essas informações e o diagrama, além do conteúdo estudado sobre o ciclo Brayton com reaquecimento, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). I. ( ) O ciclo B possui uma área maior e, portanto, maior trabalho líquido produzido por unidade de massa escoando. II. ( ) O ciclo A possui uma relação de compressão maior que o ciclo B e, assim, menor eficiência térmica. III. ( ) O processo 1-2 ocorre no compressor e é isentrópico no ciclo padrão de potência ideal. IV. ( ) O processo 3-4 ocorre na turbina e é isentrópico no ciclo padrão de potência ideal. V. ( ) O processo 4-1 ocorre no trocador de calor, à pressão constante, no ciclo padrão de potência ideal. Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: Ocultar opções de resposta 1. F, F, V, V, F. 2. V, F, V, V, F. 3. V, F, V, V, V. Resposta correta 4. F, V, V, V, V. 5. F, V, V, V, F. 5. Pergunta 5 /1 Leia o trecho a seguir: “O motor Brayton, devido às eficiências do compressor e da turbina não serem suficientemente altas, ele não atraiu interesse industrial significativo no início de seu desenvolvimento. Considerando os dias atuais, o motor Brayton, referido também como turbina a gás, tornou-se efetivamente competitivo e eficiente sendo utilizado em aeronaves comerciais e militares, assim como em usinas, tanques, navios, grandes caminhões e até em motocicletas”. Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 315. (Adaptado). Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclo Brayton, qual das alternativas a seguir melhor justifica as relações do trabalho do compressor e da turbina? Ocultar opções de resposta 1. Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor para realizar maior quantidade de trabalho na turbina. 2. Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor para realizar menor quantidade de trabalho na turbina. 3. Nesse processo, é realizado maior trabalho no compressor para realizar maior quantidade de trabalho na turbina. 4. Nesse processo, é realizado menor trabalho no compressor, sem afetar o trabalho realizado na turbina. 5. Nesse processo, é realizado maior trabalho no compressor para realizar menor quantidade de trabalho na turbina. Resposta correta 6. Pergunta 6 /1 Leia o trecho a seguir: “No estudo das Máquinas Térmicas, temos que um motor térmico refere-se a um dispositivo que recebe calor de um reservatório e proporciona trabalho durante a operação em um ciclo. Por exemplo, a primeira lei descreve o modo como um motor de combustão interna funciona: o calor “Q” liberado pela combustão da gasolina é convertido no trabalho mecânico “W”.” Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 2016, p. 124-126. (Adaptado). Considerando essas informações e o conteúdo estudo sobre o ciclo Brayton, em relação aos motores a combustão, está correto o que se afirma em: Ocultar opções de resposta 1. No ciclo Brayton ideal, tem-se dois processos isobáricos e dois processos adiabáticos. Resposta correta 2. A taxa de compressão dos motores de potência à gasolina é superior à dos motores de potência a álcool. 3. O ciclo Ericsson apresenta uma elevada eficiência e baixas reduções nas emissões de produtos de combustão, por meio de uma combustão externa. 4. No ciclo Otto, a temperatura de autoignição do combustível é atingida na etapa de compressão, efetuando-se, assim, a explosão e expansão. 5. Os ciclos termodinâmicos que abordam motores de combustão interna são: ciclo Otto, Diesel, Brayton e Stirling. 7. Pergunta 7 /1 Leia o trecho a seguir: “Considerando