Questões de Concurso sobre Ciclos Térmicos (Otto, Diesel, Brayton, Rankine, etc)

Analise o digrama de equilíbrio do Sistema Ferro-Carbono abaixo:

No diagrama, o ponto eutetoide ocorre em, aproximadamente:

O ciclo de ar padrão utilizado para representar o funcionamento de motores de combustão interna do tipo Otto é caracterizado por processos:

Nos motores alternativos a quatro tempos (4 T), o pistão percorre quatro cursos, correspondente a duas voltas da manivela do motor, para que seja completado um ciclo.

Os quatro tempos são, respectivamente:

O ciclo do ar ideal para turbinas a gás opera segundo um ciclo termodinâmico conhecido como:

Os principais ciclos termodinâmicos são os de Otto, Brayton e de Carnot. O ciclo de Otto representa o funcionamento de um típico motor a combustão, comum a maioria dos motores de automóveis.

O diagrama esquemático do ciclo Otto ideal consiste em quatro transformações, sendo

Nos motores de combustão interna utilizados em projetos de otimização energética, o ciclo termodinâmico mais comum é o ciclo

Uma análise termodinâmica dos ciclos de motores alternativos por centelha de quatro ou dois tempos reais não é tarefa fácil. Entretanto, a análise pode ser bastante simplificada se as hipóteses do padrão a ar forem utilizadas. O ciclo resultante, que mantém características muito similares às condições de operação reais, é o ciclo Otto ideal, que consiste em quatro processos internamente reversíveis. Associe os quatro processos internamente reversíveis do ciclo de OTTO, com as respectivas imagens da Figura abaixo

( ) Processo 1-2

( ) Processo 2-3

( ) Processo 3-4

( ) Processo 4-1

ÇENGEL, Termodinâmica, adaptado)

Assinale a alternativa que traz a sequência CORRETA, de cima para baixo, do processo termodinâmico do ciclo Otto ideal:

As usinas de potência a vapor são responsáveis pela produção da maior parte da energia elétrica do mundo, e mesmo pequenos aumentos de eficiência térmica podem significar economia na necessidade de combustível. Assim, grandes esforços são dedicados para melhorar a eficiência do ciclo em que as usinas operam.

Avalie as afirmativas como proposta de melhoria de eficiência térmica de um ciclo de potência:

I. Aumentar a temperatura média na qual o calor é transferido para o fluido de trabalho na caldeira.

II. Diminuir a pressão média em que a caldeira opera.

III. Diminuir a temperatura média na qual o calor é rejeitado do fluido de trabalho no condensador.

IV. Aumentar a pressão média em que o condensador opera.

Assinale a alternativa que trazem propostas VERDADEIRAS:

Caso seja introduzido um superaquecedor no ciclo de Rankine da referida usina, a sua eficiência térmica será reduzida, pois se aumentará a temperatura do vapor de entrada na turbina.

Um motor ideal opera segundo o ciclo Otto padrão ar com uma taxa de compressão de 10:1. No início da compressão, a temperatura é de 30°C, com pressão de 100 kPa. Calor é fornecido ao processo à taxa de 5 MJ/kg. Considerar dados a constante adiabática k = 1,4 e constante do gás R = 280 J/kg.K. Se o motor for de 4 tempos com 1600 cm³ de cilindrada, a 3500 rpm, determine a eficiência térmica do ciclo.

Se necessário, usar 10^{1,4 – 1} = 2,5.

Assinale a alternativa que identifica, respectivamente, os ciclos de potência pelos diagramas T-s apresentados abaixo.

(ÇENGEL, Y. A., BOLES, M. A., 2013, Termodinâmica, 7ª Edição, McGraw. Hill, Porto Alegre. p. 504.)

Considere um motor de combustão interna de ignição por centelha de quatro tempos que opere com um ciclo ideal padrão a ar Otto. Em relação a sua curva Pressão x Volume (p x v), é correto afirmar que o gráfico p x v é composto por:

Os ciclos de Carnot e de Rankine são fundamentais para a compreensão das máquinas térmicas e a conversão de calor em trabalho. Uma característica distintiva entre os ciclos de Carnot e de Rankine, e suas implicações na eficiência de motores térmicos, é o fato de que:

Os motores Diesel são projetados para operar com alta eficiência térmica e são usados em uma variedade de aplicações, desde veículos automotores, como carros, caminhões e ônibus, até equipamentos industriais, geradores de energia e embarcações marítimas. Qual é o processo de ignição característico de um motor de ciclo Diesel?

Os ciclos de potência a gás reais são bastante complexos. Para conduzir a análise em um nível de complexidade adequado, utilizam-se as seguintes aproximações, normalmente conhecidas como hipóteses do padrão a ar.

I. O fluido de trabalho é o ar, o qual circula continuamente em um circuito aberto, sempre se comportando como um gás ideal.

II. Todos os processos que formam o ciclo são internamente reversíveis.

III. O processo de combustão é substituído por um processo de fornecimento de calor a partir de uma fonte interna.

IV. O processo de exaustão é substituído por um processo de rejeição de calor que restaura o fluido de trabalho ao seu estado inicial.

Está CORRETO apenas o que se afirma em:

A figura a seguir mostra a comparação de ciclos padrão a ar (ciclo Otto e ciclo Diesel) em termos de trabalho de ciclo (diagrama p-v) e calor de ciclo (diagrama T-S), fixando o mesmo calor fornecido ao ciclo, para os dois ciclos.

Com base nessa figura, assinale a alternativa correta.

Em um ciclo Rankine ideal, o sistema que executa o ciclo passa por uma série de quatro processos, sendo dois processos isentrópicos (adiabáticos reversíveis) alternados com dois processos isobáricos.

Em um ciclo Rankine ideal, o calor é adicionado ao fluido de trabalho em um processo de aquecimento isobárico e removido em um processo de resfriamento isotérmico.

Motores de Ignição por Faísca (MIF), ou motores Otto possuem características diferentes dos motores de ciclo Diesel. Essas diferenças levam a condições de uso e de otimização que são relacionadas às afirmativas a seguir. Assinale a alternativa correta com relação aos motores de ciclo Otto.

O ciclo Otto, plotado em um diagrama pressão-volume, apresenta dois processos isocóricos (linhas verticais) e dois processos adiabáticos (linhas curvas), e a área inscrita entre essas linhas delimita o caminho completo do ciclo e representa o trabalho total que pode ser feito durante um ciclo.