Questões de Concurso sobre Sistemas Termomecânicos

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.

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

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?

De forma geral, os motores de combustão interna aproveitam o aumento de pressão resultante da combustão da mistura ar-combustível para gerar movimento, sendo a cilindrada e a taxa de compressão características importantes desses motores. Considere um motor de quatro cilindros, no qual cada cilindro tem diâmetro D e curso C.

Qual é a expressão que determina a cilindrada desse motor?

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

A figura mostrada representa o esquema de funcionamento de uma turbina a vapor, onde W₁ é o trabalho executado pela bomba, W₂ é o trabalho gerado pela turbina e Q é o calor fornecido ao boiler para aquecer o vapor.

Após uma análise do ciclo, um engenheiro determinou as entalpias nos quatro pontos mostrados na figura, sendo h₁ = 3205 kJ/kg, h₂ = 2000 kJ/kg, h₃ = 200 kJ/kg, e h₄ = 205 kJ/kg.

Com esses valores, a eficiência térmica do ciclo é:

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.

O cooler 2 resfria o vapor superaquecido proveniente do compressor LP até o estado de vapor saturado na pressão de 2.604 kPa.

A figura a seguir representa um ciclo regenerativo de refrigeração à base de amônia.

Um motor de quatro tempos de 2 litros funciona à 4500 rpm, aspirando ar com densidade 1,181 kg/m3, e tendo rendimento volumétrico de 0,90. Assinale a alternativa que apresenta o consumo de ar nesse regime de funcionamento.

Existem vários tipos de compressores que podem ser utilizados nas instalações de ar comprimido. Os compressores do tipo parafuso devem ser uma opção quando

Observe a figura a seguir:

Fonte: Fig. 14, p. 31, Ministério do Meio Ambiente. Ar-condicionado: manual sobre sistemas de água gelada. Vol. 1: conceitos sobre chillers e sistemas de água gelada. Brasília: MMA, 2017.

É possível afirmar que se trata de:

O ciclo de refrigeração por compressão de vapor é o muito utilizado para refrigeradores, sistemas de condicionamento de ar e bombas de calor. Nestes é comum encontrarmos um dispositivo de estrangulamento, como uma válvula de expansão ou um tubo capilar. Analise as afirmativas abaixo sobre o que consiste este ciclo consiste de processos.

I. Compressão isentrópica em um compressor.

II. Rejeição de calor a pressão constante em um condensador.

III. Estrangulamento em um dispositivo de expansão.

IV. Absorção de calor a pressão constante em um evaporador.

Estão corretas as afirmativas:

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).

Qual dos seguintes componentes é responsável por gerar a centelha elétrica necessária para a ignição do combustível em um motor de combustão interna?

Uma forma de aumentar o coeficiente de performance desse ciclo de refrigeração seria reduzir a temperatura de condensação, o que pode ser feito pelo aumento do coeficiente global de transferência de calor no condensador.

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

Sobre o projeto de tubulações de distribuição de vapor, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.

I. O volume específico do vapor saturado seco diminui com o aumento da pressão. Portanto, a distribuição de vapor em pressão mais elevada reduz as dimensões da tubulação e componentes, reduzindo o custo de investimento em tubulações, componentes e isolamento térmico. A pressão de distribuição é então reduzida no ponto de utilização para as pressões de operação dos equipamentos.

II. O sistema de classificação de tubos de aço carbono do Instituto de Petróleo Americano (API) (normalizado pelas normas NBR 5580 e NBR 5590) identifica as tubulações pelo seu diâmetro nominal em milímetros e pelo schedule (SCH), o qual se relaciona com a máxima pressão nominal de operação da tubulação.

III. O isolamento térmico em tubulações de vapor é utilizado para reduzir a transferência de calor para o ambiente, proteger a tubulação da ação do meio ambiente e evitar a exposição ao contato da tubulação quente. O isolamento é formado usualmente por uma camada de isolante em lã de rocha ou lã de vidro, coberta externamente por uma chapa fina de alumínio liso ou corrugado.

IV. A pressão de fornecimento de vapor necessária na caldeira é especificada como 20% maior que a pressão na entrada dos equipamentos que serão alimentados, como forma de prover uma margem de operação segura.

Se o compressor operar a 106.000 rpm com vazão superior a 35 lb/min, haverá risco de escoamento blocado, o que pode causar dano ao compressor.