exames termodinamica

TERMODINÂMICA
15 Fevereiro, Duração: 02:00

ENGENHARIA BIOMÉDICA + ENGENHARIA MECÂNICA

EXAME (A) – ÉPOCA DE RECURSO

NOTA: A consulta é apenas permitida às tabelas e formulário .
1. Considere um ciclo padrão aplicado num sistema pistão-cilindro que contém ar (cP = 1,005 kJ/kg K, rar = 0,287 kJ/kgK) inicialmente a 100 kPa e 27 °C. O ar sofre as seguintes evoluções: ð 1-2: Compressão adiabática e reversível até 1 MPa; ð 2-3: Fornecimento de 2800 kJ/kg de calor a pressão constante; ð 3-4: Rejeição de calor a volume constante até à pressão de 100 kPa; ð 4-1: Rejeição de calor a pressão constante até ao estado inicial

a. Represente o ciclo nos diagramas P-v e T-s

(1,5 val.)

b. Determine a pressão e temperatura desconhecidos dos pontos do ciclo

(1,5

val.)

c. Calcule o rendimento térmico do ciclo

(2 val.)

2. Considere um ciclo de vapor de Rankine com reaquecimento com as seguintes características: ð o vapor de água entra numa turbina de alta pressão da central térmica a 60 at e 450 °C e sai como vapor saturado; ð o vapor é reaquecido até 400 °C antes de sofrer a segunda expansão até à pressão de 0,075 at; ð a bomba, com um rendimento isentrópico de 85%, consome uma potência de 90 kW; ð o arrefecimento no condensador é feito por troca de calor com uma linha de água captada de um rio próximo. O rendimento isentrópico das turbinas é de 100%. Desprezando as quedas de pressão e perdas de calor nas tubagens, e considerando as bombas e a turbina adiabáticos e os processos quase-estáticos,

a. Faça o esquema da instalação e acompanhe-o com o gráfico T-s.

(1

val.)

b. Qual o caudal a circular na instalação?

(3 val.)

c. Qual a pressão de entrada na turbina de baixa pressão?

(1

val.)

d. Determine o rendimento térmico da instalação.

(2,5 val.)

e. Sabendo que o arrefecimento no condensador é feito através de água captada de um rio próximo, que entra no condensador à temperatura Ti e sai à temperatura