P1Diurno-Q2-2021-Termodinamica

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Fenômenos de Transporte 2021.2 - Diurno 
 
Prof. João Lameu Prova P1 
Nome: 
RA: 
 LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES! Limite de envio das respostas: 18h (23/06/2021) 
Avaliação individual. A solução da prova, feita a mão (escaneada ou fotografada), deve ser enviada pelo sistema 
MOODLE. Serão aceitos os formatos .PDF ou .JPEG ou .PNG. Os arquivos devem estar nomeados da seguinte forma: 
P1-NomedoAluno. Documentos ilegíveis serão desconsiderados (nota 0). RESPONDA DE FORMA 
ORGANIZADA, CLARA E OBJETIVA. FAÇA AS CONSIDERAÇÕES NECESSÁRIAS E DEMONSTRE OS 
CÁLCULOS NO DESENVOLVIMENTO DAS RESPOSTAS. BOA PROVA! 
Os exercícios desta prova são dados em função do seu número de RA, portanto, antes de iniciar a solução da 
prova, calcule a soma dos dígitos do seu RA e coloque o resultado abaixo. Este valor será indicado nas questões 
como SRA e deve ser somado ou multiplicado às variáveis quando indicado. 
Por exemplo, para um RA: 12345 → SRA = 1+2+3+4+5 = 15. 
Exemplo 1: Pressão no ponto A é: PA = (30 + SRA) em kPa → PA = (30 + 15) = 45 kPa 
Exemplo 2: Vazão mássica em A é: mA = (0,5.SRA) em kg/s → mA = (0,5.15) = 7,5 kg/s 
Soma dos dígitos do seu RA: (SRA) = 
 
Para obtenção das propriedades termodinâmicas, utilize a Tabela de Propriedades Termodinâmicas 
(Arquivo: Anexo I Tabela Termodinamica.pdf) disponível no Moodle. Se necessário utilize interpolação 
linear para estimativa dos valores a partir dos dados tabelados: 
inf inf
sup inf sup inf
y y x x
y y x x
− −
=
− −
 
1. (3,0) Um arranjo cilindro-pistão contém SRA, em kg, de fluido refrigerante R-134a a -20º C (estado 1). O 
pistão pode se movimentar livremente e possui massa de 100 kg e 17,5 cm de diâmetro. O sistema está localizado 
em uma cidade ao nível do mar. Um processo termodinâmico de aquecimento é realizado, fornecendo 260.SRA, 
em kJ, atingindo um estado intermediário (estado 2). Após isto, o sistema é resfriado atingindo -10 ºC (estado 
3). O pistão é então travado na posição atingida no estado 3 e recebe calor até a obtenção de vapor superaquecido 
a 2 bar (estado 4). Faças as considerações necessárias e determine: 
a) (0,5) Pressão do sistema nos estados 1, 2 e 3. 
b) (0,5) Volume total do sistema nos estados 2 e 3. 
c) (0,5) Quantidade de calor transferida no processo de resfriamento para atingir o estado 3. 
d) (0,5) Temperatura do estado 4, T4. 
e) (0,5) Quantidade de calor transferida no processo de aquecimento para atingir o estado 4. 
f) (0,5) Esboce os processos termodinâmicos em um diagrama T-v. 
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2. (3,0) Um compressor em estado estacionário deve comprimir 5.SRA, em kg/s, de ar a partir do ambiente, a 
1 bar e 27 ºC até 10 bar. O compressor dissipa calor para o ambiente à uma ordem de grandeza de 5% da 
potência necessária de compressão. Após a compressão, a corrente de ar é resfriada novamente até 27 ºC em 
um trocador de calor bem isolado por uma corrente de fluido R134a, que escoa em regime permanente à SRA, 
em kg/s, entrando a -20 ºC e saindo a -10 ºC, conforme a figura abaixo. A queda de pressão no trocador de 
calor é desprezível e este opera a 2 bar. Faça as considerações necessárias e determine: 
 
a) (1,0) Temperatura do ar comprimido ao sair do compressor, T2. 
b) (1,0) Taxa de transferência de calor entre a corrente de R134a e ar comprimido no trocador de calor. 
c) (1,0) Potência consumida pelo compressor, Wc. 
 
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3. (4,0) Duas turbinas bem isoladas operam em série, conforme ilustrado abaixo. O sistema opera em regime 
permanente com uma vazão de SRA, em kg/s, de vapor d’água. O fluido entra na turbina de alta pressão a 100 
bar e 520 ºC (corrente 1), sendo então expandido até 20 bar como vapor saturado (corrente 2). A corrente 2 é 
então reaquecida em um trocador de calor bem isolado, por uma corrente de ar quente proveniente de outro 
processo. O ar quente escoa em regime permanente no trocador de calor por um tubo de diâmetro constante de 
60 cm à uma velocidade de entrada de 0,25.SRA, em m/s. O ar quente entra no trocador de calor a 1300 K e 
1,182 bar, saindo a 500 K. A queda de pressão no trocador de calor é desprezível. A corrente de vapor d’água 
reaquecida (corrente 3) é então expandida na turbina 2. Na corrente de saída desta turbina é obtido vapor d’água 
com título de 90% à 0,7 bar (corrente 4). Faça as considerações necessárias e determine: 
 
a) (1,0) Potência produzida na turbina 1, Wt1. 
b) (0,5) Temperatura da corrente de saída da turbina 1, T2. 
c) (0,5) Vazão mássica, em kg/h, de ar quente no trocador de calor, m5. 
d) (1,0) Condição termodinâmica da corrente entrada da turbina de baixa pressão (corrente 3): estado, pressão 
(p3) e temperatura (T3) 
e) (1,0) Potência produzida na turbina 2, Wt2.