Termodinamica exercicios resolvidos

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Acadêmico 1
	
	Nota:
	Acadêmico 2
	
	
	Acadêmico 3
	
	
1. Um aquecedor de água operando em regime permanente tem duas entradas e uma saída. Na entrada 1, o vapor d’água entra a p1 = 7 bar, T1 = 200°C com uma vazão mássica de 40 kg/s. Na entrada 2, água líquida a p2 = 7 bar, T2 = 40°C entra por uma área A2 = 25 cm2. Líquido saturado a 7 bar sai em 3 com uma vazão volumétrica de 0,06 m3/s. Determine a vazão mássica na entrada 2 e na saída, em kg/s, e a velocidade na entrada 2, em m/s.
2. A água escoa para um barril aberto a partir de seu topo com uma vazão mássica constante de 30 lb/s (13,6 kg/s). Essa água sai por um tubo perto da base com uma vazão mássica proporcional à altura do líquido no interior do barril, que é igual a ṁs = 9L, em que L é a altura instantânea de líquido em ft. A área da base é 3 ft2 (0,28 m2) e a massa específica da água é de 62,4 lb/ft3 (999,6 kg/m3). Se o barril se encontra inicialmente vazio, faça um gráfico da variação da altura do líquido com o tempo e comente esse resultado.
3. Vapor d’água entra em um tubo horizontal operando em regime estacionário com uma entalpia específica de 3000 kJ/kg e uma vazão mássica de 0,5 kg/s. No ponto de saída, a entalpia específica é 1700 kJ/kg. Se não há variação significativa na energia cinética entre a entrada e a saída, a taxa de transferência de calor entre o tubo e as vizinhanças é: 
(a)650 kW do tubo para as vizinhanças
(b)650 kW das vizinhanças para o tubo 
(c)2600 kW do tubo para as vizinhanças 
(d)2600 kW das vizinhanças para o tubo
4. Um velocímetro laser Doppler mede uma velocidade de um fluxo de água em 8 m/s em um canal aberto. O canal tem uma seção transversal de 0,5 m por 0,2 m na direção do fluxo. Se a densidade da água for constante em 998 kg/m3, determine a vazão mássica em kg/s.
5. Refrigerante 134a é expelido de um trocador de calor por uma tubulação de 0,75 in de diâmetro, com uma vazão mássica de 0,9 lb/s (0,41 kg/s). A temperatura e o título são, respectivamente, –15°F (–9,45°C) e 0,05. Determine a velocidade do refrigerante, em m/s.
6. Ar, modelado como um gás ideal, entra em uma câmara de combustão sob 20 lbf/in2 (137,9 kPa) e 70°F (21,1°C) através de um duto retangular de 5 ft (1,524 m) por 4 ft (1,219 m). Se a vazão mássica do ar é 830.000 lb/h (376,48 t/h), determine a velocidade, em ft/s.
7. Um tanque de 380 litros contém vapor, inicialmente a 400°C e 3 bar. Uma válvula é aberta e vapor escoa do tanque com uma vazão mássica constante de 0,005 kg/s. Durante a remoção de vapor, um aquecedor mantém a temperatura no interior do tanque constante. Determine o tempo, em s, para o qual 75% da massa inicial permanece no tanque; determine também o volume específico, em m3/kg, e a pressão, em bar, no tanque nesse instante.
8. A Figura abaixo fornece os dados da entrada e da saída da água de um tanque. Determine a vazão mássica na entrada e na saída do tanque, ambas em kg/s. Calcule também a taxa de variação de massa contida no tanque, em kg/s.
9. A Fig. a seguir mostra um tanque de mistura contendo 2000 lb (907,2 kg) de água líquida. O tanque é equipado com dois tubos de entrada, um tubo para a distribuição de água quente a uma vazão mássica de 0,8 lb/s (0,36 kg/s) e um outro para a distribuição de água fria a uma vazão mássica de 1,2 lb/s (0,54 kg/s). A água sai através de um único tubo de saída a uma vazão mássica de 2,5 lb/s (1,1 kg/s). Determine a quantidade de água, em lb, no tanque após uma hora.
10. Propano líquido entra em um tanque de armazenamento cilíndrico inicialmente vazio com uma vazão mássica de 10 kg/s. O escoamento continua até que o tanque esteja repleto de propano a 20°C e 9 bar. O tanque tem 25 m de comprimento e 4 m de diâmetro. Determine o tempo, em minutos, para encher o tanque.
11. Ar entra em uma unidade de tratamento de ar a 35°F (1,7°C) e 1 atm, com uma vazão volumétrica de 15.000 ft3/min (7,1 m3/s). A unidade de tratamento de ar fornece ar a 80°F (26,7°C) e 1 atm para um sistema de tubulação com três ramificações que consiste em dois dutos de 26 in (0,66 m) de diâmetro e outro de 50 in (1,3 m) de diâmetro. A velocidade nos dutos de 26 in é de 10 ft/s (3,0 m/s). Admitindo regime permanente e comportamento de gás ideal para o ar, determine (a)a vazão mássica do ar que entra na unidade de tratamento de ar, em lb/s. (b)a vazão volumétrica em cada um dos dutos de 26 in, em ft3/min. (c)a velocidade no duto de 50 in, em ft/s.
12. Refrigerante 134a entra no evaporador de um sistema de refrigeração operando em regime permanente a –4°C e título de 20%, a uma velocidade de 7 m/s. Na saída, o refrigerante se encontra como vapor saturado a uma temperatura de –4°C. O canal de escoamento do evaporador tem diâmetro constante. A vazão mássica de entrada do refrigerante é 0,1 kg/s. Determine
(a)o diâmetro do canal de escoamento do evaporador, em cm.
(b)a velocidade na saída em m/s.
13. A Figura abaixo fornece os dados para vapor d’água escoando em regime permanente por uma tubulação. As vazões volumétricas, as pressões e as temperaturas são iguais em ambas as saídas. Determine a vazão mássica na entrada e na saída, ambas em kg/s.