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

A eficiência térmica do ciclo de Brayton aumenta à medida que aumenta a relação de pressões.

Para um motor ciclo Otto, a cilindrada (C) é calculada pela fórmula $C=\left[n.\left(\pi .h.r^2\right)\right].t$, em que n é o número de cilindros do motor, r é o raio do cilindro, h, o curso do pistão no interior do cilindro e t, a quantidade de tempos do motor.

Conforme Çengel e Boles (2013), o ciclo Otto é o ciclo ideal que descreve como os motores alternativos de ignição por centelha funcionam. Em um motor de ignição por centelha, o pistão executa quatro cursos completos, chamados de tempos. Selecione a opção que descreve os quatro tempos em ordem de funcionamento, considerando que o pistão inicia o movimento em sua posição mais baixa (PMI).

O ciclo Otto e o ciclo Diesel são os ciclos ideais para os motores de combustão interna de ignição por centelha e de ignição por compressão, respectivamente. Frequentemente considera-se como modelo a execução desses ciclos utilizando o ar com comportamento de gás ideal em um sistema totalmente fechado com os processos de combustão e exaustão substituídos por processos de transferência de calor e todas as etapas internamente reversíveis. Uma simplificação adicional é considerar os calores específicos do ar constantes e avaliados à temperatura ambiente.

Considerando todas essas simplificações, sobre esses ciclos ideais é INCORRETO afirmar que

Examine o gráfico abaixo.

O ciclo Brayton é o ciclo ideal que modela os processos termodinâmicos realizados pelo fluido de trabalho em turbinas a gás. Nesse ciclo, o ar atmosférico é o fluido de trabalho, sendo considerado como gás ideal, possuindo constante k = c_p/c_v = 1,4 (razão dos calores específicos à pressão e volume constantes). No gráfico Temperatura x Entropia (T x s) deste ciclo, mostrado acima, é possível observar que no processo 1 → 2 ocorre a compressão isentrópica e no processo 3 → 4 ocorre a expansão isentrópica do ar atmosférico. Além disso, no processo 2 → 3 ocorre o fornecimento de calor (representado por q_ent) à pressão constante, e no processo 4 → 1 ocorre a rejeição de calor (representado por q_sai)à pressão constante. Sabe-se que, para gases ideais que realizam um processo isentrópico, a expressão $\frac{T_f}{T_i}={\left(\frac{P_f}{P_i}\right)}^{\frac{k-1}{k}}={\left(\frac{v_i}{v_f}\right)}^{k-1}$ válida, onde T, P e v representam, respectivamente, a temperatura, a pressão e o volume específico do gás, e os subscritos i e f indicam, respectivamente, o estado inicial e o estado final do processo. Com base nessas informações, qual é a temperatura máxima que o fluido de trabalho atinge neste ciclo, sabendo que $v_4=v_3^6,v_3=\sqrt{0,5}{m}^3⁄kg,v_1=\frac{v_4}{10}$ e $T_1=300k$?

Não existe processo isotérmico dentro do ciclo Brayton.

O ciclo de funcionamento Brayton envolve quatro processos: pressão isentrópica; aquecimento à pressão constante; expansão isentrópica; e resfriamento a volume constante.

O ciclo da figura anterior requer um consumo muito pequeno de trabalho, porque o processo de bombeamento envolve um líquido.

Considere um ciclo teórico de Rankine, sem reaquecimento.

Com o objetivo de aumentar a eficiência do ciclo, devem ser postas em prática as seguintes alterações:

A utilização de líquido saturado e de gás supersaturado do ciclo Rankine permite dizer que esse é um ciclo ideal frente ao ciclo de Carnot, pois permite bombear apenas líquido em vez de uma mistura de líquido e vapor, além de transferir calor ao vapor enquanto sofre um processo de expansão, tudo isso em temperatura constante.

No ciclo ideal de Diesel, mostrado no gráfico pressão × volume abaixo, o processo que vai do ponto 2 ao ponto 3, é conhecido como fornecimento de calor à pressão constante.

Em um motor real, o fenômeno físico que ocorre ao longo desse processo e o nome atribuído à relação V₃/V₂ são, respectivamente,

Relação estequiométrica é definida como a relação ideal entre ar e combustível, a qual é capaz de, a um só tempo, produzir torque máximo e consumo mínimo, dentro da faixa útil da rotação do motor especificada em projeto.

O ciclo de Brayton é frequentemente usado em usinas energéticas para gerar eletricidade.

No cálculo da eficiência de um ciclo Brayton, a eficiência térmica só depende da taxa ou razão de compressão.

São metodologias para aumentar a eficiência do ciclo Rankine:

Um ciclo de refrigeração de Carnot está compreendido entre as seguintes temperaturas e entropias:

T₁= -20 ºC

T₂ = 30 ºC

s₄ = 1,1435 kJ / kg ^. K

s₁ = 1,7132 kJ / kg ^. K

Fonte: Adaptado de Fig. 11-2, p. 613, CENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. Porto Alegre: Grupo A, 2013.

Considerando os pontos 1, 2, 3 e 4 apresentados na figura, é possível afirmar que o coeficiente de performance para o ciclo de refrigeração é de aproximadamente

A partir das variações do ciclo Otto que ocorrem ao se mudar o tempo de acionamento das válvulas de admissão, obtêm-se os ciclos Budack e Miller.

A análise termodinâmica de um ciclo Otto ideal para um motor de combustão interna de quatro tempos revela que, ao se executar, exatamente, um único ciclo ideal, o trabalho líquido fornecido é de 0,50 kJ.

Considerando que o motor possui quatro cilindros, é correto afirmar que, ao operar a 1200 rpm, o limite superior de potência líquida desenvolvida por esse motor é de

Vapor superaquecido, de temperatura desconhecida, é a fonte quente de uma máquina de Carnot, reversível obviamente. A fonte fria opera a 20 ºC, recebendo calor rejeitado pela fonte quente. A fonte quente fornece à máquina 8 000 kcal e o rendimento do ciclo da máquina térmica é de 30 %.

É correto afirmar que a temperatura da fonte quente é, em ºC, aproximadamente igual a

No ciclo real, o compressor consome menos potência do trabalho produzido pela turbina, se comparado com o ciclo ideal.