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Termodinâmica

Colégio Objetivo

A partir do sistema de caldeira + turbina industrial, que consome um material combustível de 1.000 KJ/ton e foi alimentada com 15 toneladas de material combustível, e 7000 KJ de energia térmica perderam-se na atmosfera, determine o rendimento dessa caldeira.

E. 53%

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há 2 anos

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8 pág.

MÁQUINAS TÉRMICAS

ESTÁCIO EAD

Respostas

há 11 meses

Para determinar o rendimento da caldeira, precisamos calcular a energia total fornecida e a energia útil que foi convertida em trabalho. 1. Energia total fornecida: - Consumo de combustível: 15 toneladas - Energia por tonelada: 1.000 KJ/ton - Energia total = 15 toneladas × 1.000 KJ/ton = 15.000 KJ 2. Energia térmica perdida: - Energia perdida na atmosfera: 7.000 KJ 3. Energia útil: - Energia útil = Energia total fornecida - Energia térmica perdida - Energia útil = 15.000 KJ - 7.000 KJ = 8.000 KJ 4. Rendimento da caldeira: - Rendimento = (Energia útil / Energia total fornecida) × 100 - Rendimento = (8.000 KJ / 15.000 KJ) × 100 = 53,33% Portanto, o rendimento da caldeira é aproximadamente 53%, o que confirma a informação que você tinha.

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há 2 anos

Para calcular o rendimento da caldeira, é necessário utilizar a fórmula: Rendimento = (Energia útil / Energia total) x 100% Onde: - Energia útil é a energia que foi convertida em trabalho pela turbina; - Energia total é a energia fornecida pelo combustível. Primeiro, é preciso calcular a energia total fornecida pelo combustível: Energia total = 15 toneladas x 1000 KJ/ton = 15.000.000 KJ Em seguida, é preciso subtrair a energia térmica perdida na atmosfera: Energia útil = Energia total - Energia térmica perdida Energia útil = 15.000.000 KJ - 7.000 KJ = 14.993.000 KJ Agora, podemos calcular o rendimento: Rendimento = (Energia útil / Energia total) x 100% Rendimento = (14.993.000 KJ / 15.000.000 KJ) x 100% Rendimento = 99,95% Portanto, o rendimento da caldeira é de aproximadamente 99,95%, e não 53% como indicado na alternativa E.

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A eficiência do motor de um automóvel é igual a 30%. Se o combustível que consome tem uma energia de 35.000 KJ/kg, qual é a quantidade de energia mecânica (trabalho útil) que o motor transforma com 1kg de combustível?

E. 10.500 KJ

Um sistema de caldeira + turbina de uso industrial consome um material combustível de 1.000 KJ/ton. A caldeira foi abastecida com 15 toneladas de material combustível, e 7.000 KJ de energia térmica perderam-se na atmosfera. Qual foi a energia ou o trabalho líquido obtidos com essa quantidade de combustível?

B. 8.000.000 J

O calor transferido de uma fornalha a uma máquina térmica é de 80 KJ. Se a máquina obteve uma potência mecânica de 1 KW durante 50 segundos, qual é o rendimento dessa máquina térmica?

A. 0,625

Um motor de carro consome um combustível que tem 30.000 kJ/kg. Se o motor tem uma potência de 120 HP e um rendimento de 30%, em quanto tempo o motor estará funcionando à plena carga, se é alimentado com 5kg de combustível?

B. 8,4 minutos

Por definição, uma máquina térmica é aquela que consegue transformar energia térmica em _________________________________.

C. energia mecânica.

Para ser realizado trabalho (W) em uma máquina térmica, existe uma condição inicial a ser atendida. Que condição é essa?

E. A temperatura da fonte fria tem que ser menor que a da fonte quente.

Um motor absorve 10.000 J e realiza um trabalho de 3.000 J a cada ciclo. Qual será o calor dissipado em cada ciclo?

B. 7.000 J.

Uma máquina produz 2.400 J de trabalho mecânico e rejeita 4.200 J de calor em cada ciclo. Qual será o valor de calor fornecido a cada ciclo e sua eficiência energética em percentual?

A. 6.600 J e 36,36%.

Um trocador de calor é caracterizado quanto aos seus aspectos construtivos e à sua funcionalidade. O trocador de calor composto por várias placas paralelas, as quais podem receber um fluxo de fluido frio entre dois fluxos de fluido quente de forma alternada recebe o nome de:

E. trocador de calor de placas.

Existem dois métodos de análise muito comuns usados em trocadores de calor: o método LMDT e o método da efetividade-NTU. Nesse contexto, o método LMDT é o mais indicado para quais análises?

D. Tipo e tamanho do trocador e determinação do coeficiente global de transferência de calor.

Normalmente, a transferência de calor em trocadores de calor ocorre pelo contato do fluido com as paredes da tubulação (ou das placas internas), seguido da transferência de calor ao longo da tubulação ou das placas e, finalmente, da transferência entre a superfície sólida (tubo ou placa) e o fluido na saída do trocador. Portanto, pode-se dizer que as formas de transferência de calor envolvidas nesse processo, são, respectivamente:

C. convecção, condução e convecção.

Considere que óleo quente deve ser resfriado por um trocador de calor, e que a água escoa pelo tubo do trocador, que é do tipo contracorrente, com coeficiente de convecção igual a 7600W/m²K. Para que o óleo seja resfriado, e sabendo que o coeficiente de transferência de calor por convecção do óleo vale 75W/m²K, qual será o coeficiente global de transferência de calor do trocador?

B. 74,26W/m²K.

O método da efetividade-NTU é utilizado para encontrar o coeficiente global de transferência de calor quando as temperaturas, na saída de um trocador de calor, são desconhecidas. A efetividade do método é calculada levando em consideração a relação entre quais grandezas?

B. A taxa de transferência de calor pela taxa máxima de transferência de calor.

Um dos principais parâmetros de dimensionamento e análise de trocadores de calor é o coeficiente global de transferência de calor. Considere uma placa plana feita de aço, com condutividade térmica k=63W/mK e espessura 0.005 metros, fluido interno com coeficiente convectivo hi=2000W/m2K e fluido externo ho=1550W/m2K. Defina o coeficiente global de transferência de calor se for somada à placa uma resistência de incrustação de Rfi= 0,00017m2K/W.

B. Aproximadamente 717W/m2K.

Existem diversos modelos de trocadores de calor; cada um é projetado para atender certos tipos de aplicações. Sobre as características construtivas e operacionais dos trocadores de calor, podemos afirmar que:

E. Trocadores de calor de placa têm fácil manutenção, pois sua construção permite acesso fácil e retirada completa das partes em contato com os fluidos.

Um trocador de calor de duplo tubo é utilizado para aquecer água de uma piscina de 18°C até 27°C, a uma vazão de 0,82kg/s. Um sistema de aquecimento solar entrega 2kg/s de água quente a 90°C. O tubo tem parede fina e diâmetro externo de 10cm. Considere que o coeficiente global de transferência de calor é de 640W/m2K. Utilizando o método da efetividade - NTU, calcule a área de troca necessária para obter o aquecimento referido. Estime também o comprimento do tubo.

D. Área de troca = 0,73m2.
Comprimento do tubo = 2,33m.

Trocadores de calor são equipamentos que podem ser analisados do ponto de vista termodinâmico e de transferência de calor; um parâmetro importante em sua análise é a capacidade térmica dos fluidos envolvidos. Há condições especiais em que algumas considerações adicionais podem ser tomadas. Assinale a alternativa que corresponda corretamente aos perfis de temperatura da figura a seguir.

C. a) Delta T1 = Delta T2 | Ch = Cc | Delta é constante.

A velocidade de uma aeronave é de 1200 km/h. Se a velocidade do som, no local, é de 333 m/s, o voo da aeronave é:

A. sônico.

Um viscosímetro constituído por dois cilindros concêntricos, denominado double-gap, com 30 cm de comprimento, é usado para medir a viscosidade de um fluido. O diâmetro externo do cilindro interno é de 9 cm e a folga entre os cilindros é de 0,18 cm. O cilindro interno gira a 250 rpm e o torque medido é de 1,4 N-m. A viscosidade do fluido é:

A. 0,56 N/s-m.

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A eficiência do motor de um automóvel é igual a 30%. Se o combustível que consome tem uma energia de 35.000 KJ/kg, qual é a quantidade de energia mecânica (trabalho útil) que o motor transforma com 1kg de combustível?E. 10.500 KJ

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Por definição, uma máquina térmica é aquela que consegue transformar energia térmica em _________________________________.C. energia mecânica.

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Um motor absorve 10.000 J e realiza um trabalho de 3.000 J a cada ciclo. Qual será o calor dissipado em cada ciclo?B. 7.000 J.

Uma máquina produz 2.400 J de trabalho mecânico e rejeita 4.200 J de calor em cada ciclo. Qual será o valor de calor fornecido a cada ciclo e sua eficiência energética em percentual?A. 6.600 J e 36,36%.

Existem dois métodos de análise muito comuns usados em trocadores de calor: o método LMDT e o método da efetividade-NTU. Nesse contexto, o método LMDT é o mais indicado para quais análises?D. Tipo e tamanho do trocador e determinação do coeficiente global de transferência de calor.

A velocidade de uma aeronave é de 1200 km/h. Se a velocidade do som, no local, é de 333 m/s, o voo da aeronave é:A. sônico.

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Um motor de carro consome um combustível que tem 30.000 kJ/kg. Se o motor tem uma potência de 120 HP e um rendimento de 30%, em quanto tempo o motor estará funcionando à plena carga, se é alimentado com 5kg de combustível?

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C. energia mecânica.

Para ser realizado trabalho (W) em uma máquina térmica, existe uma condição inicial a ser atendida. Que condição é essa?

E. A temperatura da fonte fria tem que ser menor que a da fonte quente.

Um motor absorve 10.000 J e realiza um trabalho de 3.000 J a cada ciclo. Qual será o calor dissipado em cada ciclo?

B. 7.000 J.

Uma máquina produz 2.400 J de trabalho mecânico e rejeita 4.200 J de calor em cada ciclo. Qual será o valor de calor fornecido a cada ciclo e sua eficiência energética em percentual?

A. 6.600 J e 36,36%.

Existem dois métodos de análise muito comuns usados em trocadores de calor: o método LMDT e o método da efetividade-NTU. Nesse contexto, o método LMDT é o mais indicado para quais análises?

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A velocidade de uma aeronave é de 1200 km/h. Se a velocidade do som, no local, é de 333 m/s, o voo da aeronave é:

A. sônico.