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

Os motores do ciclo diesel com câmara de pré-combustão tendem a apresentar algumas vantagens em relação aos motores de ciclo diesel de injeção direta de potências parecidas. Com relação a essas vantagens, assinale a opção INCORRETA.

O processo de geração de calor em ciclos termodinâmicos está intimamente ligado ao fluido empregado. Dois exemplos notáveis são o ciclo Rankine, usado para geração de vapor, e o ciclo Brayton, aplicado para turbinas a gás. Uma das características pertinentes a ambos é a presença de gases provenientes de combustão, os quais providenciam o calor necessário para os ciclos.

Com relação às características desses dois ciclos termodinâmicos, assinale (V) para a afirmativa verdadeira e (F) para a falsa.

( ) No ciclo Rankine o fluido de trabalho não se mistura com os gases da combustão e também não sofre mudança de estado.

( ) No ciclo Brayton os gases usados na turbina são resultado da combustão entre o ar admitido no compressor e o combustível.

( ) Em ambos os ciclos o uso do calor proveniente da combustão é em parte usado na geração de trabalho na turbina, e este trabalho usado para o cálculo do rendimento do ciclo.

As afirmativas são, respectivamente,

O ciclo Brayton real apresenta desvios em relação ao ciclo ideal: durante a adição de calor, há uma queda de pressão e perdas de calor são inevitáveis; além disso, o trabalho de entrada real do compressor é menor, e a saída de trabalho real da turbina é maior devido às irreversibilidades no sistema.

Um ciclo Brayton opera com temperaturas de entrada e de saída do compressor a 25 ^oC e 300 ^oC, respectivamente, e temperaturas de entrada e de saída da turbina a 1100 ^oC e 520 ^oC, respectivamente. Considerando propriedades de ar frio, a razão de consumo de trabalho será de:

Em um ciclo Rankine, o componente responsável por gerar vapor em uma planta térmica é a(o)

A característica regenerativa do ciclo Brayton consiste na utilização dos gases de exaustão para preaquecer o ar que entra na câmara de combustão.

Um motor alternativo do ciclo Otto, com relação diâmetro × curso do cilindro igual a 98,4 mm × 89,7 mm, é modificado, e sua taxa de compressão original de 8:1 sofre um aumento de 25%.

A razão entre os volumes da câmara de combustão antes e depois de tal modificação é

Entre os componentes móveis dos motores que operam segundo o ciclo Otto, incluem-se o pistão, a biela, o cabeçote e o virabrequim.

O Ciclo de Otto é um ciclo termodinâmico que descreve o funcionamento de um típico motor à combustão interna com pistão de ignição com faísca. Assinale a única alternativa que indica os tempos deste ciclo, na sequência correta:

Considere um ciclo teórico de Rankine, sem superaquecimento. As seguintes informações foram disponibilizadas:

• Entrada na turbina: pressão = 6 MPa, temperatura 275,4 ºC, entalpia = 2784,30 kJ/kg

• Saída da turbina: pressão de 20 kPa, temperatura 60,06 ºC, entalpia = 2020,12 kJ/kg

• Saída do condensador: pressão de 20 kPa, temperatura 60,06 ºC, entalpia = 251,38 kJ/kg

• Entrada na caldeira: pressão de 6 MPa, temperatura 60,06 ºC; entalpia = 257,50 kJ/kg

De posse dessas informações e sabendo-se que a potência da turbina é 7,64 MW, constata-se que o fluxo de massa, em kg/s, é igual a

No ciclo Brayton, a utilização de um regenerador aumenta a eficiência do ciclo pelo aproveitamento do calor que seria perdido pelos gases de escape, sendo aquecido o combustível antes de entrar na câmara de combustão.

Nos motores de combustão interna ciclo Otto, a velocidade de propagação da chama é influenciada pela

Analise o diagrama temperatura-entropia de um ciclo Rankine a seguir.

MORAN, Michael J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC.

Analise as afirmativas a seguir.

I. Processo 1 – 2: Expansão isentrópica do fluido de trabalho através da turbina na condição de vapor saturado no estágio 1 até a pressão do condensador.

II. Processo 2 – 3: Transferência de calor do fluido de trabalho quando este flui a pressão constante através do condensador chegando em forma de gás ao estágio 3.

III. Processo 3 – 4: Compressão isentrópica na bomba até o estágio 4 na região de líquido comprimido.

Estão corretas as afirmativas

O ciclo Rankine é o ciclo mais simples de potência a vapor, sendo sua característica mais relevante a necessidade de fornecer a bomba pouco trabalho a fim de se obter água a alta pressão na caldeira, comparado ao trabalho obtido na turbina. O ciclo de Rankine Ideal não envolve irreversibilidades internas sendo composto de quatro processos. No processo 2 - 3, ocorre:

No ciclo real, a adição de calor acontece com queda de pressão, e a rejeição de calor ocorre com aumento de pressão.

O ciclo Brayton difere do ciclo Rankine pelo fluido de trabalho: o primeiro utiliza ar, e o segundo, água.

No ciclo Rankine, o fluido de trabalho apresenta mudança de fase nos processos que ocorrem à pressão constante enquanto que no ciclo Brayton o fluido sempre está na fase vapor.

Comparando dois motores, um seguindo o ciclo OTTO e o outro seguindo o ciclo DIESEL, considere as afirmações abaixo.

I - Na prática, os motores DIESEL têm eficiência térmica superior aos motores OTTO, pois se conseguem razões maiores de compressão nos primeiros que aquelas nos motores OTTO.

II - Os motores OTTO devem ser usados quando grandes potências se fazem necessárias, pois operam em rotações mais elevadas.

III - Os motores DIESEL são máquinas de combustão externa, enquanto os motores OTTO são máquinas de combustão interna.

IV - Os motores OTTO comprimem uma mistura ar + combustível, e os motores DIESEL comprimem ar tão somente.

São corretas APENAS as afirmações

Em um ciclo de Rankine com rendimento de 40%, o trabalho líquido é de 1.100 kJ/kg, enquanto o trabalho na bomba é de 50 kJ/kg.

Sabendo-se que 2.750 kJ/kg de calor são trocados na caldeira, qual é o valor, em kJ/kg, do trabalho na turbina?

Em um ciclo Brayton padrão de gás, foi determinado que:

• trabalho no compressor: 458,90 kJ / kg

• trabalho na turbina: 894,9 kJ / kg

• calor liberado na câmara de combustão: não informado

• calor liberado para a fonte fria: 284,2 kJ / kg

Com essas informações, constata-se que a eficiência do ciclo é igual a