Exercícios sobre exergia

1) Quanto trabalho útil deixa de ser aproveitado no condensador de uma planta de potência que recebe vapor d'água (x = 0,85 e 0,5 MPa) e retorna líquido saturado na mesma pressão? Considere T0 = 298,15 K.

2) Uma bomba recebe água saturada a 0,01 MPa e descarga a 10 MPa. A bomba possui uma eficiência isentrópica de 0,9. Calcule a irreversibilidade e a eficiência de 2ª lei.

3) Relembre o exercício feito em sala de aula sobre a turbina General Electric T700. Agora queremos fazer uma análise somente do compressor. Considere que o ar entra no compressor a
100kPa e27°C e sai a 1500kPa e 427°C, com 40 kJ/kg de calor perdido para o ambiente, que está a 25°C. Determine o trabalho real, o trabalho reversível, e a eficiência de 2ª lei para este compressor.

4) Para pensar: Ainda considerando a turbina General Electric T700, agora nos concentremos na turbina de potência (power turbine). Sabendo que o fluido à sua entrada está a 546 kPa e 975 K, e na sua saída a 101 kPa, determine a sua potência sabendo que o fluxo mássico é 4,6 kg/s de ar. Utilize esta Tabela para calcular o cp e o k do ar na temperatura média do dispositivo. Considere cp constante.

5) Para pensar: a potência da turbina do item anterior é 1800 hp, que é significativamente menor que a potência que você calculou no item anterior. Por quê?

(~51,6000 kJ/kg) / ( 1,1032 kJ/kg; 0,9066) / (~1,7600 MW)


DICA 

 Refaça os exercícios feitos em sala (disponíveis nos slides).

Exercícios sobre a Segunda Lei para VC

1) Calcule a eficiência do Ciclo Rankine mostrado abaixo se a temperatura máxima é 700ºC. A pressão se mantém constante na caldeira (boiler) e condensador (condenser). Substancia de trabalho: vapor d'agua.

(A temperatura máxima ocorre no ponto 2, estado de entrada na turbina. Eficiência ~43,3000%)

2) Verdadeiro ou falso? A entropia do vapor irá decrescer enquanto ele escoa em uma turbina adiabática real, pois trabalho útil é obtido.

3) Verdadeiro ou falso? Mesmo durante um processo reversível, a variação da entropia do sistema não é contrabalançada pela variação da entropia do meio

4) Verdadeiro ou falso? A soma das variações de entropia de um sistema e sua vizinhança é sempre negativa.

5) Considere um compressor. A substância de trabalho é vapor d'água. Na entrada a temperatura é 120ºC e a pressão 0,100 MPa. A pressão de descarga é 0,5 MPa. Marque C (certo) ou E (errado) para cada uma das afirmações seguintes, justificando a resposta com os devidos cálculos.

(   ) Se o processo de compressão for adiabático reversível, então a entropia final vale 8,469 kJ/kgK
(   ) Se o processo for isoentrópico, então a temperatura final é um pouco mais baixa que 301ºC
(   ) Se a eficiência isoentrópica do compressor for 90%, então a entalpia final vale 3104,4516 kJ/kg
(   ) Se a eficiência isoentrópica for 100%, então a entropia final é 7,4622 kJ/kgK
(   ) Se o compressor for isoentrópico, o trabalho necessário é -349,3544 kJ/kg
(   ) Se a eficiência de 1ª lei for 100%, o trabalho necessário é 349,3544 kJ/kg

( F,   ) (E, C, C, C, C, E)

Empresa de energia eólica é condenada a pagar indenização por causa de mortes de águias

Wind energy company to pay $1 million for eagle deaths in first settlement of its kind - Yahoo News Canada http://ca.news.yahoo.com/wind-energy-company-pay-1-million-eagle-deaths-220858472.html WASHINGTON - The government for the first time has enforced environmental laws protecting birds against wind energy facilities, winning a $1 million settlement Friday from a power company that pleaded ... Acesse a historia completa (em ingles)

Entropia: exercícios capítulo 9 COM RESPOSTAS

1) Vapor é admitido em uma turbina a 9 MPa, 500ºC. Na saída, a pressão é de 10kPa. Desprezando as variações de energia cinética e potencial, encontre o máximo trabalho que pode ser obtido. (1277,6652 kJ/kg)

2) Para a turbina do item anterior, suponha que existam irreversibilidades (perdas) que se traduzam em um aumento de 25% da entropia na saída. Qual o máximo trabalho neste caso?  (interpolação... 742,4058 kJ/kg)

3) Compare as temperaturas dos fluidos de saída nos itens 1 e 2 acima. (Verifique que no caso 2 temos maiores chances de perdas de calor pelo isolamento da carcaça: 45,81ºC vs. 76,92ºC)

4) Um kg de água a 250ºC expande-se em um cilindro até que a pressão ambiente, 100 kPa, é alcançada. Neste ponto, o título é de 90%. Considere que a expansão seja adiabática reversível. Determine: a) a pressão inicial; b) o trabalho trocado. (1,38 MPa; 400 kJ) 

5) Uma bomba de calor opera sob um Ciclo de Carnot e utiliza R-134a como fluido de trabalho. A bomba de calor retira calor de um ambiente a 0ºC e rejeita calor para um ambiente a 40ºC. No nível de 40ºC, o processo isotérmico se dá entre os estados de líquido e vapor saturados. Nessas condições: a) Mostre o processo em um diagrama T-s; b) Calcule o título no início e no final do processo isotérmico a 0ºC; c) Determine o coeficiente de desempenho do ciclo. (0,2629; 0,9809; 7,8300)

6) Em cada ciclo, uma maquina de Carnot remove 100J de energia de um reservatório a 400K, efetua trabalho e descarrega o calor num reservatório a 300K. Calcular a variação de entropia de cada reservatório. Qual a variação de entropia do universo? (-0,2500 J/K; 0,2500 J/K; 0)

7) Uma maquina térmica real possui rendimento 15% e remove a cada ciclo, 100J de um reservatório a 400K, efetua trabalho e descarrega o calor num reservatório a 300K. Calcular a variação de entropia de cada reservatório. Qual a variação de entropia do universo? (-0,2500 J/K; 0,2833 J/K ; 0,0333 J/K)