CICLOS TERMODINÂMICOS resolvidos

1

CICLOS BR 1996/Cesgranrio

01. Usinas termoeltricas, para gerao de energia eltrica, com potencia necessria para o atendimento de uma cidade grande,

operam segundo o Ciclo Trmico:

a) Rankine com reaquecimento apenas.

b) Rankine com regenerao apenas.

c) Rankine com regenerao e aquecedores de gua de alimentao.

d) Stirling com regenerao.

e) Ericsson com regenerao.

Rankine com regenerao aquele no qual a gua aquecida depois de passar na bomba (fica saturada antes de entrar

na caldeira). Rankine de Reaquecimento (aquecedores de gua) aquele no qual o fluido aquecido para tirar a umidade (evita

cavitao). Os dois processos so utilizados em termoeltricas.

Infraero 2003/NCE

26. Em um ciclo de refrigerao por compresso mecnica a vapor, o elemento que retira calor do meio a ser resfriado chama-se:

A) expansor; B) compressor; C) ventilador; D) condensador; E) evaporador.

Ciclo de refrigerao por compresso mecnica a vapor

Processo 1-2: compresso adiabtica (isoentrpica) reversvel no compressor desde o estado de vapor saturado at a presso de

condensao com aumento de presso e temperatura.

Processo 2-3: rejeio reversvel de calor ao meio presso constante no condensador, passando da fase gasosa para a fase lquida,

diminuindo a temperatura do fluido refrigerante inicialmente e condensando-o depois (mudana de fase temperatura constante).

Processo 3-4: expanso irreversvel do flido refrigerante entalpia constante (isoentlpica) na vlvula de expanso desde o estado

de lquido saturado at a presso de evaporao com queda de presso e temperatura.

Processo 4-1: ganho de calor pela retirada de calor do ambiente (gerando frio) temperatura e presso constantes no evaporador,

produzindo a evaporao do fluido refrigerante at o estado de vapor saturado.

Eletrobrs 2005/NCE

62. Considere o ciclo ideal de Rankine com superaquecimento representado no diagrama Temperatura versus Entropia da figura.

Seja hi a entalpia do vapor no estado i, onde i=1,2,3,4. O trabalho lquido por unidade de massa gerado por este ciclo dado por:

(A) (h3 h2) (B) (h3 h4) (h3 h2) (C) (h2 h1) (D) (h3 h4) (h2 h1) (E) (h4 h1)

Segue abaixo o esboo do ciclo de Rankine ideal;

2

Processos que compes o ciclo de Rankine:

. 1-2: bombeamento adiabtico reversvel na bomba;

. 2-3: transferncia de calor a presso constante na caldeira

. 3-4: expanso adiabtica reversvel na turbina;

. 4-1: transferncia de calor a presso constante, no condensador.

O clculo do trabalho do ciclo dado por:

= = = (3 4) (2 1) Emgerpron 2004 cargo S-AMT 007/NCE

28. O ciclo de Carnot composto de quatro processos reversveis, sendo dois processos:

(A) isentrpicos e dois isobricos;

(B) isotrmicos e dois isentrpicos;

(C) isobricos e dois isentplicos;

(D) isentlpicos e dois isotrmicos;

(E) isotrmicos e dois isobricos.

O ciclo de Carnot um ciclo terico reversvel constitudos por dois processos isotrmicos (temperatura constante) e

dois processos adiabticos (entropia constante)

Ciclo de Carnot: diagrama temperatura x entropia: Ciclo de Carnot: diagrama presso x volume:

Processo 2-1: compresso isentrpica

Processo 2-3: expanso isotrmica

Processo 3-4: expanso isentrpica

Processo 4-1: compresso isotrmica

Eletrobrs 2005/NCE

64. A figura ilustra o ciclo ideal de Brayton em um diagrama Temperatura versus Entropia.

3

Com relao aos processos termodinmicos indicados neste diagrama, pode-se afirmar que:

(A) o processo 2-3 corresponde ao fornecimento de calor ao ciclo na cmara-de-combusto da turbina a gs;

(B) o processo 1-2 corresponde expanso dos gases na turbina;

(C) o processo 4-1 corresponde ao fornecimento de calor ao ciclo na cmara-de-combusto da turbina a gs;

(D) o processo 2-3 corresponde descarga dos gases da turbina e admisso do ar no compressor;

(E) o processo 3-4 corresponde compresso do ar no ciclo.

Segue abaixo o esboo do ciclo de Brayton ideal:

Processos que compe o ciclo de Brayton:

. 1-2: o ar comprimido de forma adiabtica por um compressor tipo axial;

. 2-3: ao passar pela cmara de combusto, com a injeo de combustvel, o ar se expande devido ao fornecimento de calor pelo

processo de combusto sob presso constante;

. 3-4: o ar aquecido pela combusto movimenta uma turbina num processo teoricamente adiabtico;

. 4-1: saindo da turbina, ocorre o descarregamento de ar na atmosfera sob presso constante.

Eletronorte 2005/NCE

56. O ciclo ideal de refrigerao por compresso de vapor envolve irreversibilidades internas no processo de:

A) absoro de calor da fonte fria;

B) compresso;

C) rejeio de calor para a fonte quente;

D) remoo de umidade;

E) expanso.

Segue abaixo o esboo do ciclo de refrigerao por compresso mecnica a vapor:

Diagrama temperatura x entropia:

4









Companhia de eletricidade do Amap 2006/ UNAMA

18. Usinas termoeltricas para gerao de energia eltrica, com potncia necessria para o atendimento de uma cidade grande,

operam segundo o Ciclo Trmico:

A) Rankine, com reaquecimento apenas.

B) Rankine, com regenerao apenas.

C) Rankine, com regenerao e aquecedores de gua de alimentao.

D) Ericsson, com regenerao.

Na produo de energia eltrica, a preferncia pela gua em turbinas a vapor se d pelo seu alto calor especfico e

calor latente de vaporizao, bem como pela ampla disponibilidade. O vapor superaquecido por acionamento mecnico,

utilizado crescentemente em temoeltricas ou em unidades de cogerao.

O ciclo ideal de Rankine o ciclo ideal para uma unidade motora simples a vapor. Embora o ciclo de Carnot seja o que

apresenta melhor rendimento trmico, o mesmo se torna invivel por requerer bombeamento de vapor mais lquido, requerer

superaquecimento a temperatura constante, ou seja com expanso e, caso no utilize superaquecimento a turbina, ir operar s

com vapor mido e com baixo ttulo no final da expanso.

Para melhorar o rendimento do ciclo, o vapor extrado de um estgio intermedirio da turbina, volta para a caldeira

para ser aquecido, e retorna ento turbina para completar a expanso. Assim pode-se diminuir a presena de lquido nos

estgios de baixa presso na turbina e aumentar o rendimento do ciclo.

No ciclo regenerativo a idia principal consiste no aumento da temperatura mdia do fludo de trabalho no ciclo pelo

aquecimento da mistura da gua de alimentao, fazendo com que o rendimento do ciclo tambm aumente.

5

No se tem como avaliar a melhor opo de rendimento entre o ciclo regenerativo e o ciclo com reaquecimento sem

dados numricos, e mximos valores de operao. Mas vlido afirmar que o uso destes dois ciclos em um nico ciclo, apresenta

melhor rendimento que estes szinhos. O rendimento efetivo mostrado na equao abaixo, e depende do rendimento do ciclo

trmico:

=

; = .

Das equaes acima fcil provar que quanto maior o rendimento efetivo, maior ser a potncia distribuda pelo

gerador de energia eltrica.

O ciclo de Ericson sitado na alternativa D um ciclo similar ao ciclo Brayton. A diferena bsica que consiste de um

ciclo de combusto externa como o ciclo Stirling. O seu rendimento mais baixo comparado com o ciclo Rankine, pois o trabalho

realizado pela turbina utilizado em grande parte para o acionamento do compressor.

Companhia de eletricidade do Amap 2006 /UNAMA

28. Considere um ciclo Rankine, com reaquecimento, que tem uma turbina de alta presso e uma turbina de baixa presso. O

vapor encontra-se na entrada da turbina de alta presso no estado 1 e em sua descarga no estado 2. Na entrada da turbina de baixa-

presso o vapor encontra-se no estado 3 e em sua descarga no estado 4. As variaes de energia cintica e de energia potencial

gravitacional nos equipamentos do ciclo so desprezveis. Sendo Pi, Ti e hi, a presso, a temperatura e a entalpia especfica

respectivamente, do vapor no estado i, pode-se dizer que o trabalho gerado nas duas turbinas, por unidade de massa de vapor :

A) (h1 h4) B) (h1 h2) + (h3 h4) C) (P1 P4) D) (P1 P2) + (P3 P4)

O ciclo de Rankine com reaquecimento utiliza duas turbinas em srie. A primeira turbina recebe o vapor da caldeira

alta presso, liberando-o de tal maneira a evitar sua condensao, atravs do reaquecimento que utiliza o calor da prpria

caldeira para acionar uma segunda turbina de baixa presso. O aumento no rendimento se d, em geral, na ordem de 4 a 5%

quando comparados ao rendimento do ciclo de Rankine normal. O fato deste aumento de rendimento est na produo de

trabalho pela turbina de baixa presso, utilizando o prprio calor da caldeira. Com a produo de trabalho pelas duas turbinas,

conclui-se que a produo de trabalho na turbina aumenta pela implementao do reaquecimento.

Segue abaixo o equacionamento do ciclo de Rankine com reaquecimento:

Calor adicionado:

. = + = ( ) + ( )

Trabalho nas turbinas:

6

. = + = ( ) + ( )

Calor rejeitado:

= =

Trabalho na bomba:

=

Para o exerccio em questo, a entrada e a sada na turbina de alta presso so designadas pelos estados 1 e 2,

respectivamente. J para a entrada e sada na turbina de baixa presso, as mesmas so desigandas pelos estados 3 e 4,

respectivamente.

Adaptando a frmula de acordo com a equao, teremos:

. = ( ) + ( ) = (1 2) + (3 4) Polcia civil de Pernambuco 2006/IPAD

35. Considere um ciclo terico de refrigerao por compresso de vapor consistindo de um compressor adiabtico e reversvel, um

condensador isobrico, um tubo capilar isoentlpico e um evaporador isobrico. O estado termodinmico na entrada da turbina

vapor saturado e na sada do condensador lquido saturado. Definindo o coeficiente de performance do ciclo como a razo entre

a taxa de transferncia de calor no evaporador e o valor em mdulo da potncia consumida no compressor, considere as seguintes

afirmativas.

1. O aumento da temperatura no condensador aumenta o coeficiente de performance do ciclo de refrigerao.

2. O aumento da temperatura no evaporador aumenta o coeficiente de performance do ciclo de refrigerao.

3. O aumento da temperatura no condensador aumenta a potncia consumida pelo compressor.

4. O aumento da temperatura no evaporador aumenta a potncia consumida pelo compressor.

Assinale a alternativa correta:

A) Apenas as afirmativas 1 e 4 so verdadeiras.

B) Apenas as afirmativas 2 e 3 so verdadeiras.

C) Apenas as afirmativas 2 e 4 so verdadeiras.

D) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 so verdadeiras.

E) As afirmativas 1, 2 e 3 so verdadeiras.

O coeficiente de performance (COP) definido como sendo a razo entre o calor retirado e o trabalho realizado, ou

seja, a relao entre a energia retirada da fonte fria e a energia motriz requerida:

=2

=

2

12=

2

12

onde 1 o calor rejeitado para a fonte quente (condensador), 2 o calor retirado da fonte fria (evaporador), 1 e a temperatura do condensador, 2 a temperatura do evaporador e W o trabalho realizado pelo compressor.

I Incorreta: quanto maior 2 (temperatura do evaporador) e 2 (calor retirado da fonte fria no evaporador), maior o valor de COP, pois so grandezas diretamente proporcionais. Quanto maior 1 (temperatura do condensador) e 1 (calor rejeitado para a fonte quente no condensador), menor o valor de COP, pois so grandezas inversamente proporcionais.

III Correta: o aumento de temperatura no condensador (1) diminui o COP. Essa diminuio implica no aumento da potncia consumida no compressor.

IV Incorreta: o aumento da temperatura no evaporador (2) aumenta o COP. Esse aumento implica na diminuio da potncia consumida no compressor.

Polcia civil de Pernambuco 2006/IPAD

56. Os dois principais ciclos de gerao de potncia so os ciclos Rankine e Brayton. Estes dois ciclos quando implementados na

prtica podem apresentar algumas diferenas de comportamento em relao ao previsto nos ciclos ideais. Baseado no

comportamento real destes ciclos de potncia considere as seguintes afirmativas:

7

1. Sempre que se promover o aumento de presso na caldeira de um ciclo Rankine, o seu rendimento trmico ser maior.

2. Sempre que se promover o aumento de presso na cmara de combusto de um ciclo Brayton, o seu rendimento trmico ser

maior.

3. A diminuio da eficincia da bomba em um ciclo Rankine tem um impacto pequeno sobre o rendimento trmico do ciclo.

4. A diminuio da eficincia do compressor em um ciclo Brayton tem um impacto pequeno sobre o rendimento trmico do ciclo.

Assinale a alternativa correta:

A) Apenas as afirmativas 1 e 2 so verdadeiras.

B) Apenas as afirmativas 3 e 4 so verdadeiras.

C) Apenas as afirmativas 1 e 3 so verdadeiras.

D) Apenas as afirmativas 2 e 4 so verdadeiras.

E) As afirmativas 1, 2, 3 e 4 so verdadeiras.

1. Correta: o aumento da presso na caldeira de um ciclo Rankine uma das maneiras de aumentar seu rendimento. Outras

formas so: aumentar a temperatura de sada de vapor da caldeira (superaquecimento) ou diminuir a presso de entrada da

mistura de condensado + vapor na bomba de alimentao.

2. Incorreta: o rendimento de um ciclo trmico padro Brayton equacionado abaixo:

= 1 1

(21

)

1

pode-se notar que uma expresso em que se aumentando a presso 2 (cmara de combusto), possvel aumentar o rendimento trmico, mas isso varia conforme uma curva onde o decaimento do rendimento tende a um valor constante. Logo nem

sempre aumentando a presso da cmara de combusto o rendimento ter um valor maior.

3. Correta: o trabalho de uma bomba pequeno se comparado com o calor fornecido ao ciclo. Representa em torno de 1 a 2% do

trabalho da turbina

4. Incorreta: a eficincia de um compressor em um ciclo Brayton tem um impacto grande sobre o rendimento do ciclo. Ele utiliza

grande parte do trabalho em sua operao. A potncia utilizada no compressor pode representar 40 a 80% da potncia

desenvolvida pela turbina. Isso importante pelo fato de que quando se considera um ciclo real, o efeito das perdas de requerer

uma quantidade maior de trabalho no compressor e realizar menor quantidade de trabalho na turbina.


57. O diagrama abaixo representa um ciclo Rankine regenerativo, onde um aquecedor de mistura utilizado para pr-aquecer a

gua que entra na caldeira.

A taxa de converso de energia qumica em energia trmica, durante o processo de combusto, Ecomb . O rendimento trmico

deste ciclo pode ser calculado como:

a) +(1)(12)+(34)

b) +(1)(12)+(34)

(34)

c) (34)

(32)

8

d) (56)+(1) (67)+(1) (12)(34)

(34)

e)

O rendimento trmico de um ciclo definido como a razo do trabalho lquido com o calor transferido do reservatrio a

alta temperatura;

=

O trabalho lquido do ciclo dado pela soma do trabalho realizado pela turbina com os trabalhos fornecidos pelas duas

bomba do ciclo:

1 = (2 1). (1 ).

2 = (4 3).

= 1 2

Como o calor transferido do reservatrio a alta temperatura igual a fluxo de energia trmica oriunda do processo de

combusto a eficincia do ciclo dada por:

=12

=

+(12).(1).+(34).


58. Existem vrios fatores que causam a diminuio do rendimento trmico de um ciclo real de potncia a vapor. Esses fatores

podem ser reunidos em duas categorias de perdas: perdas energticas devido a um isolamento no apropriado e perdas devido a

processos irreversveis no interior do ciclo. Na lista abaixo, so apresentados trs fatores de irreversibilidade que diminuem o

rendimento trmico.

Fator I - Perda de carga nas tubulaes

Fator II - Transferncia de calor no interior da caldeira

Fator III - Turbulncia no interior da turbina a vapor

Considerando a tecnologia utilizada na segunda metade do sculo XX para usinas termoeltricas operando em ciclo de vapor,

esses fatores devem ser listados em ordem crescente de importncia, i.e., do fator que causa menor diminuio do rendimento

quele que causa a maior diminuio do rendimento trmico. A lista correta :

A) Fator I, II e III. B) Fator II, III e I. C) Fator III, I e II. D) Fator I, III e II. E) Fator II, I e III.

As maiores perdas dentro do ciclo termodinmico de potncia a vapor, e consequentemente, decrscimo de rendimento,

so as transferncias de calor no interior da caldeira. Isto ocorre pelas caldeiras trabalharem com altas temperaturas,

(superaquecimento de vapor), comparadas com as temperaturas ambientes. Logo o lquido que se transformou em vapor perde

grande calor por radiao, conveco e conduo.

As turbulncias no interior da turbina a vapor tambm podem ser considerada crticas, considerando uma ordem

decrescente de importncia. A associao da perda de rendimento no interior das turbinas est no atrito provocado por um

escoamento turbulento entre bocais e palhetas e trocas trmicas, esta segunda sendo de importncia secundria. Pode-se notar a

ineficincia da turbina na figura abaixo na transformao ideal 1-2 para a transformao real 1-2R.

E por ltimo, a perda de carga provocada pelo atrito nas tubulaes. Se forem considerados somente os efeitos de atrito

na tubulao que sai da caldeira e entra na turbina, a linha designada pela letra A mostra a transformao prxima do real,

9

onde ocorre um aumento da entropia. O calor transferido para o ambiente para a tubulao pode ser verificado na linha

desiganada pela letra D. Tanto a perda de carga, como a transferncia de calor, provocam uma diminuio da disponibilidade

do vapor que entra na turbina, diminuindo o rendimento.


59. Em uma termoeltrica a vapor, alm dos equipamentos principais (caldeira, turbina, condensador e bomba), existe uma srie

de equipamentos auxiliares. Alguns so utilizados para promover a correta alimentao dos reagentes na caldeira, outros so

utilizados para tratar a gua percorrendo o ciclo e outros ainda so instalados para minimizar a emisso de gases na atmosfera.

Entre os equipamentos auxiliares est o desaerador, cuja principal funo :

A) Filtrar a gua no condensador, com o objetivo de minimizar a presena de partculas slidas suspensas.

B) Diminuir gases dissolvidos na gua, visando minimizar a corroso..

C) Abaixar a temperatura na entrada da bomba do condensador, visando minimizar a cavitao.

D) Aumentar o grau de vorticidade da gua na entrada da turbina, aumentando o nmero de swirl.

E) Diminuir o excesso de ar na caldeira, de forma a tornar a queima mais prxima da estequiomtrica.

A) Incorreta: a funo do desaerador a de retirar o ar da gua, no podendo funcionar como filtro. Este sim retira as

partculas slidas que podem vir a se encrustar nas paredes da caldeira.

B) Correta: o desaerador retira os gases presentes na gua. O oxignio fundamental para que ocorra o processo corrosivo. A

retirada do ar das tubulaes do circuito retira consigo o oxignio e outros gases nocivos tubulao sob ponto de vista da

corroso.

C) Incorreta: o desaerador no funciona como arrefecedor. A gua entrando a uma menor temperatura na bomba dificulta a

formao de vapor e, consequentemente, de bolhas.

D) Incorreta: no h relao entre o grau de vorticidade da gua e a desaerao. O grau de vorticidade funo da geometria

dos ejetores.

E) Incorreta: a mistura ar/combustvel para queima controlada nos queimadores.

Petrobras 2006/Cesgranrio

42. Das afirmaes a seguir, referentes ao Ciclo de Rankine ideal, s uma est correta. Indique-a.

(A) A eficincia trmica pode ser calculada conhecendo-se a temperatura do lado do vapor no condensador e a temperatura mdia

na qual o calor transferido ao vapor na caldeira.

(B) A diminuio da presso no condensador, enquanto a presso na caldeira permanece a mesma, diminui a eficincia trmica do

ciclo.

(C) O aumento da presso na caldeira, enquanto a presso no condensador permanece a mesma, diminui a eficincia trmica do

ciclo.

(D) O aumento da presso na caldeira, enquanto a presso no condensador permanece a mesma, aumenta o ttulo na sada da

turbina.

(E) Quando a presso no condensador diminui, enquanto a presso na caldeira permanece a mesma, aumenta o ttulo na sada da

turbina.

a) o ciclo de Rankine ideal se aproxima do ciclo de Carnot. A diferena bsica entre os dois ciclos que, no ciclo de Rankine, a

bomba trabalha apenas com o lquido e a turbina com vapor superaquecido, enquando que o ciclo de Carnot, o processo se d

totalmente com o fluido na forma de vapor saturado. O rendimento () para as mquinas trmicas, baseando-se em valores de temperatura do fluido que transferida para a fonte fria (condensador) e para a fonte quente (caldeira), expresso por:

=

.

b) no condensador, ocorre a transferncia de calor a presso constante. A gua entre como vapor saturado mido ou saturado

seco e sai como lquido saturado.

c) na caldeira, ocorre a transferncia de calor a presso constante. A gua entra como lquido comprimido e sai como vapor

saturado ou vapor superaquecido.

Petrobras equip. jnior 2006/Cesgranrio

10

44. O diagrama temperatura - entropia, abaixo, mostra o efeito da razo de compresso sobre o Ciclo Brayton ideal. O ponto 3

representa a entrada na turbina.

Considere as afirmaes a seguir, referentes figura.

I - A eficincia trmica do ciclo 1-2-3-4-1 menor do que a do ciclo 1-2-3-4-1. II - O trabalho lquido por unidade de massa do ciclo 1-2-3-4-1 maior do que o do ciclo 1-2-3-4-1. III - Em aplicaes onde o peso da instalao um fator limitante, prefervel operar com a razo de compresso do ciclo 1-2-3-

4-1 do que a do ciclo 1-2-3-4-1. Est(o) correta(s) a(s) afirmao(es):

(A) I, apenas. (B) I e II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.

I a eficincia trmica do ciclo padro Brayton pode ser determinada na seguinte forma:

= 1

= 1 (4 1)

(3 2)= 1

1 (4

1 1)

2 (3

2 1)

Mas sabe-se que devido as transformaes isentrpicas e sobricas:

34

=21

Ento:

= 1 12

Para a mesma temperatura T1, quanto maior a temperatura T2, maior a eficincia do ciclo. Como 2 maior que T2, a eficincia trmica para o ciclo 1-2-3-4-1 maior que o ciclo 1-2-3-4-1.

II o trabalho lquido por unidade de massa do ciclo 1-2-3-4-1 maior que o do ciclo 1-2-3-4-1. O ciclo 1-2-3-4-1 resultante elevando a uma temperatura mxima maior de operao (T3 para T3) do ciclo 1-2-3-4-1, mas se fixando em T3,

aumentada a relao de presso. Este ciclo resultante (1-2-3-4-1) tem um rendimento maior que o ciclo original como comprovado na afirmativa I, mas h uma reduo no trabalho por quilograma de fluido que escoa no equipamento.

III- com o aumento da relao de presso deve-se levar em conta o aumento da massa de fludo para um mesmo volume.


43. Em um Ciclo de Rankine, a bomba e a turbina tm eficincias isentrpicas de 80% e 50%, respectivamente. As entalpias na

entrada da turbina e da bomba so, respectivamente, 2.700 kJ/kg e 190 kJ/kg. Considerando um processo adiabtico e reversvel

nesses equipamentos, foi determinado um valor de 1.180 kJ/kg para a entalpia na sada da turbina e de 8 kJ/kg para o trabalho

consumido pela bomba. Nesta situao, a eficincia trmica do ciclo :

(A) 25% (B) 30% (C) 35% (D) 40% (E) 50%

=

0,8

=

190/

8/ = 196,4/

11

=

0,5 =

2700 1180/

= 760/

=

=

=

760 (

196,4

190 )

2700 196,4/

= 0,3 30%


26. Considere os seguintes valores de entalpia especfica, obtidos nos componentes de um ciclo de potncia:

Entalpia especfica na entrada da turbina: 3000 Kcal/Kg

Entalpia especfica na entrada do condensador: 2000 Kcal/Kg

Entalpia especfica na sada do condensador: 200 Kcal/Kg

Entalpia especfica na sada da bomba: 300 Kcal/Kg

Com base nessas informaes, o rendimento do ciclo :

(A) 3,3% (B) 3,7% (C) 33,3% (D) 37% (E) 66,7%

Considerando o ciclo de Rankine como o ciclo de potncia:

Processos que compes o ciclo de Rankine:

. 1-2: bombeamento adiabtico reversvel na bomba;

. 2-3: transferncia de calor a presso constante na caldeira

. 3-4: expanso adiabtica reversvel na turbina;

. 4-1: transferncia de calor a presso constante, no condensador.

1 =200

; 2 =

300

; 3 =

3000

; 4 = 2000/

=

=

=(4 3) (2 1)

3 2=

(2000 3000) (300 200)

3000 300= 0,33 33,33%


45. A figura abaixo representa um esquema de um Ciclo Brayton com regenerao, juntamente com o seu diagrama temperatura

entropia.

12

A eficincia trmica do regenerador um parmetro que mede o grau de afastamento entre o processo que ocorre em um

regenerador real e aquele que ocorreria em um regenerador que operasse sem irreversibilidades. A expresso para a eficincia

trmica ( ) do regenerador em funo das entalpias (h) dos pontos assinalados no esquema :

a) =2

42 b) =

2

4 c) =

2

1 c) =

2

4 d) =

2

41

No ciclo de turbina a gs com regenerao, quando a temperatura de sada da turbina T4 superior temperatura de

sada do compressor T2, a eficincia trmica do ciclo da turbina a gs pode ser melhorada pela introduo de um regenerador,

pois partre do calor adicionado no processo 2-x. O calor perdido no processo y-1 reduzido porque parte do calor foi a

proveitado no regenerador. Quando T2 igual a T4, o uso do regenerador no demonstra efeito.

A eficincia trmica do regenerador calculada pelas seguintes frmulas:

= 24 2

= 24 2

sendo que hx a entalpia na entrada da cmera de combusto, h2 e h4 as entalpias nas sada do compressor e na turbina,

respectivamente. O mesmo equivale para as temperaturas, ou seja, Tx a temperatura na entrada da cmera de combusto, T2 e

T4 as temperaturas de sada do compressor e da turbina, respectivamente.

Obs.: Tx = T2 implica em eficincia trmica mxima.

IEMA ES 2007/CESPE

Considerando os elementos bsicos de um sistema de refrigerao por compresso a vapor, esquematizado na figura acima, julgue

os itens subseqentes.

76. O fluido refrigerante, ao ser comprimido no compressor, tem presso e temperatura aumentadas.

77. A funo do dispositivo de expanso aumentar a presso do refrigerante lquido que vem do condensador e controlar o fluxo

de refrigerante que vai para o evaporador.

Segue abaixo o esboo do ciclo de refrigerao por compresso mecnica a vapor:

13









76. Verdadeiro: ver processo 1-2

77. Falso: a principal finalidade da vlvula de expanso de proporcionar a reduo da presso do fluido refrigerante e

controlar o fluxo de massa que entra no evaporador

Transpetro 2008/Cesgranrio

32. A co-gerao consiste na produo de energia eltrica e de energia trmica, a partir de um combustvel convencional ou de

algum tipo de resduo industrial. Nos processos convencionais de transformao da energia fssil em energia eltrica (centrais

termoeltricas), por mais eficiente que seja o processo, a maior parte da energia contida no combustvel usado no acionamento das

turbinas transformada em calor perdido para o meio ambiente. Atravs da co-gerao possvel aproveitar esse calor perdido e

utiliz-lo no processo produtivo. Apesar das muitas vantagens deste mtodo, empregado para melhorar a utilizao dos recursos

energticos, pode-se citar como uma desvantagem significativa

(A) a m qualidade da energia eltrica.

(B) os altos custos para o desenvolvimento do sistema.

(C) o fato de o calor s poder ser usado perto do centro produtor.

(D) o aumento do trabalho produzido pela turbina.

(E) o aumento dos impactos ambientais.

Quanto a qualidade da energia eltrica, esta no afetada. O sistema apresenta um custo elevado, mas este recuperado

frente ao aumento do rendimento do ciclo. O aumento do trabalho produzido pela turbina uma conseqncia benfica. No h

aumento de impactos ambientais, j que a energia reutilizada. A energia s pode ser usada perto do centro, pois ali que est sendo

gerado o calor, ficando invivel o deslocamento do sistema.

Transpetro 2008/Cesgranrio

33. Uma central de potncia a vapor opera num Ciclo Rankine e a potncia gerada na turbina igual a 7,5 MW. Considere os

seguintes valores para a entalpia especfica: sada da caldeira: 4040 kJ/kg; e entrada do condensador: 2480 kJ/kg. Assim, a vazo

mssica de gua no ciclo, em kg/s, igual a

(A) 0,21 (B) 4,81 (C) 14,35 (D) 1170,00 (E) 1560,00

W=7,5MW=7500KW hSc=4040KJ/Kg hEc=2480KJ/Kg

= () 7500 = (4040

2480

) = 4,81

Aeronutica EAOEAR 2008/Ciaar

22. O ciclo de Carnot representado por quatro processos termodinmicos que so:

A) Duas isobricas e duas adiabticas.

B) Duas isotrmicas e duas isobricas.

C) Duas isotrmicas e duas isoentrpicas.

D) Duas isobricas e duas isoentrpicas.

O ciclo executado pela Maquina de Carnot, idealizada pelo engenheiro frnces Carnot e que tem funcionamento apenas terico.

Funcionando entre duas transformacoes isotrmicas e duas isoentrpicas alternadamente, permite menor perda de energia

(Calor) para o meio externo (fonte fria).

14

O Ciclo de Carnot demonstra que o maior rendimento possivel para uma maquina trmica e o de uma maquina que realize um

ciclo de duas transformaes isoentrpicas e duas transformaes isotermicas, alternadas entre si, de acordo com o esquema:

1. Processo isotermico reversivel, o calor e transferido do, ou para o reservatorio de alta T;

2. Processo isoentropicas, no qual a temperatura do fluido de trabalho de um reservatorio a alta temperatura diminui;

3. Processo isotrmico reversvel, cujo calor e transferido do, ou para o reservatrio de menor T;

4. Processo isoentrpicas, em que a temperatura do fluido de trabalho vai aumentando desde o reservatrio (a baixa

temperatura)

Documents

CICLOS TERMODINÂMICOS resolvidos