03. ENERGIA, TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E ANÁLISE GERAL DA ENERGIA Termodinâmica Prof. Eng. Marcelo Silva, M. Sc

03. ENERGIA, TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E ANÁLISE GERAL

DA ENERGIA

TermodinâmicaProf. Eng. Marcelo Silva, M. Sc.

PROF. MARCELO SILVA, M. SC. 2

INTRODUÇÃO


INTRODUÇÃO


INTRODUÇÃO


INTRODUÇÃO


INTRODUÇÃO


INTRODUÇÃO


BALANÇO DE ENERGIA


SISTEMAS ESTACIONÁRIOS

A maioria dos sistemas encontrados na prática são estacionários, ou seja, não sofrem variação da velocidade (energia cinética) e da altura (energia potencial) durante o processo.


EXEMPLO 01 Um tanque rígido contém um fluido quente que é resfriado enquanto é agitado por uma hélice. Incialmente, a energia interna do fluido é de 800 kJ. Durante o processo de resfriamento, o fluido perde 500 kJ de calor, e a hélice realiza 100 kJ de trabalho no fluido. Determine a energia interna final do fluido. Despreze a energia armazenada há hélice.


EXEMPLO 02

O movimento de uma esfera de aço no semiglobo de raio h mostrado na Figura 2-51 deve ser analisado. Inicialmente, a esfera é mantida na posição mais alta (no ponto A) sendo, em seguida, liberada; Obtenha relações para o balanço de energia da esfera nos casos de movimento sem atrito e real (considerando o atrtio)


EFICIÊNCIA DA CONVERSÃO DE ENERGIA

𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖 ê𝑛𝑐𝑖𝑎=𝑅𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑑𝑜𝐷𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜

𝐹𝑜𝑟𝑛𝑒𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑁𝑒𝑐𝑒𝑠𝑠 á𝑟𝑖𝑜


EXEMPLO 03 A eficiência dos fogões afeta a carga térmica do ambiente em que se encontra, uma vez que um fogão ineficiente consome uma quantidade maior de energia para realizar a mesma tarefa, e a energia excedente consumida aparece como calor no ambiente. A eficiência dos fogões abertos é determinada como 73% para as unidades elétricas e 38% para as unidades a gás. Considere um fogão elétrico de 2kW em uma localidade na qual os custos da eletricidade e do gás natural são de $0,09/kwh e $0,55/therm, respectivamente. Determine a taxa de consumo de energia e o custo unitário de energia utilizada pelos fogões elétrico e a gás. Dados: 1 therm = 29,3 kWh


EFICIÊNCIA MECÂNICA

𝑛𝑚𝑒𝑐=𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝑚𝑒𝑐 â𝑛𝑖𝑐𝑎𝑑𝑒 𝑠𝑎í 𝑑𝑎(𝑒𝑚𝑠)𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎𝑚𝑒𝑐 â𝑛𝑖𝑐𝑎𝑑𝑒𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎(𝑒𝑚𝑒)

=𝑒𝑚𝑒−𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎

𝑒𝑚𝑒

=1−𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎

𝑒𝑚𝑒


MOTOR E GERADOR


EFICIÊNCIA ELÉTRICA-MECÂNICA


EXEMPLO 04

A água de um grande lago deve ser utilizada para gerar eletricidade, por meio da instalação de um conjunto gerador turbina hidráulica em um local onde a profundidade da água é de 50 m. A água deve ser fornecida à razão de 5000 kg/s. Se a potência elétrica gerada medida é de 1862 kW e a eficiência do gerador é de 95%, determine (a) a eficiência global do conjunto gerador-turbina, (b) a eficiência mecânica da turbina e (c) a potência de eixo fornecida pela turbina ao gerador.


EXEMPLO 05 Um motor de 60 hp (um motor que fornece 60 hp de potência de eixo em plena carga e eficiência de 89% está desgastado e deve ser substituído por um motor de alta eficiência é de 93,2%. O motor opera 3500 horas por ano em plena carga. Sendo o custo da eletricidade $ 0,08/kWh, determine a quantidade de energia e a economia de custos resultantes da instalação do motor de alta eficiência em vez de um motor padrão. Além disso, determine o período de recuperação do investimento se os preços dos motores padrão e de alta frequência forem $ 4250 e $ 5160, respectivamente. Dado: 745,7 kW = 1 hp.


EXERCÍCIO 01


EXERCÍCIO 02


EXERCÍCIO 03

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