TERMO AULA 13

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Termodinâmica
Prof. Flavio Amado
Aula 13
Ciclos Termodinâmicos
Os principais ciclos termodinâmicos são apresentados na tabela abaixo. Os ciclos de Carnot e Rankine são chamados de ciclos de combustão externa e os ciclos de Otto (motor ideal a gasolina – explosão por centelha), Diesel (motor ideal diesel – explosão por compressão) e Brayton (motor ideal turbojato) são os chamados ciclo de combustão interna. O ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor é basicamente o contrário do ciclo de Rankine. Os fluidos empregados nos ciclos estão indicados na primeira coluna. Sempre que o fluido for ar, a utilização das equações de gás perfeito será a opção.
	Ciclo	Processo 1-2
(Compressão ou 
bombeamento)	Processo 2-3
(adição de calor)	Processo 3-4
(expansão)	Processo 4-1
(rejeição de calor)
	Carnot 
(qualquer fluido)	Adiabático reversível
(isentrópico)	Isotérmico reversível	Adiabático reversível
(isentrópico)	Isotérmico reversível
	Rankine (vapor)	Adiabático reversível	isobárico	Adiabático reversível	Isobárico
	Otto (ar)	Adiabático reversível	isocórico	Adiabático reversível	isocórico
	Diesel (ar)	Adiabático reversível	isobárico	Adiabático reversível	isocórico
	Bryton (ar)	Adiabático reversível	isobárico	Adiabático reversível	isobárico
2
Exercícios
Um ciclo de Carnot trabalha entre dois reservatórios para gerar energia, um quente a 500 K e outro frio a 26 oC. Para o reservatório frio são rejeitados 500 KJ/kg. Qual o calor retirado do reservatório quente? Qual o trabalho líquido do ciclo? Se o fluxo de massa do ciclo é de 7200 Kg/h, qual a potência elétrica máxima gerada pelo ciclo? Qual o rendimento do ciclo?
Em um processo adiabático reversível, fluido refrigerante 22 é comprimido de 5,5 bar a 40 graus para 20 bar. Qual o trabalho envolvido no processo, se ele ocorreu em um recipiente com um êmbolo? E se ele foi realizado pelo compressor de um equipamento de ar condicionado?
Exercícios
Oxigênio evolui de 1 bar para 1,8 bar, tendo como temperatura inicial 300 K e final 500 K. Qual a variação de entropia do processo?
Um ciclo de Carnot é constituído de uma bomba, uma caldeira, uma turbina e um condensador. Na caldeira, água entra na temperatura de 120 oC, na condição saturada e sai, ainda saturada. Daí, vai em direção à turbina e realiza trabalho, deixando a mesma a 110 oC. Qual o calor recebido na caldeira e o trabalho realizado na turbina. Qual a potência da turbina se o fluxo de massa ali é constante e de 6000 Kg/h?
Exercícios
 Em um ciclo de Brayton, o ar entra no compressor a 1 bar e 17 oC. A pressão na saída do compressor é de 5 bar e a máxima temperatura é 877 oC. Determinar:
A pressão e a temperatura em cada ponto do ciclo
O trabalho no compressor, o trabalho na turbina e o rendimento do ciclo. 
Em um ciclo de Rankine vapor d’água é admitido na turbina a 10 bar e 280 oC. Ele evolui no equipamento e sai a 5 bar. A partir daí entra no condensador e sai com entalpia de 200 kJ/kg. Qual o calor e o trabalho envolvidos no processo?
Exercícios
Em um ciclo Otto, a pressão alcançada após compressão é 10 bar, tendo admitido ar em condições CNTP. Determine temperaturas após compressão. Qual a relação de compressão neste caso? 
Em um ciclo Diesel, a relação de compressão é dada por 18:1. Se o ar é admitido nas condições CNTP, e 300 kJ/kg são adicionados no processo 2-3, quais os valores da pressão e temperatura nos pontos 2 e 3?