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Termodinâmica Quiz 5 (Ciclos Termodinâmicos)

Total questions: 23

Worksheet time: 32mins

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1.

(ENADE - 2011) A figura em destaque representa um sistema de refrigeração por compressão de vapor com seus principais componentes e seu respectivo ciclo teórico, construído sobre um diagrama de Mollier (P-h).  Observando os processos termodinâmicos que constituem o ciclo teórico, analise as afirmações que se seguem:

I. 1 -> 2 é um processo adiabático e reversível com aumento de temperatura e pressão;

II. 2 -> 3 é um processo isotérmico com pressão constante;

III. 3 -> 4 é um processo isentálpico com expansão reversível;

Sendo assim, é correto o que se afirma em:

a)

I, apenas.

b)

II, apenas.

c)

I e III, apenas.

d)

II e III, apenas.

e)

I, II e III.

2.

(ENADE - 2017) Um aparelho de ar condicionado, instalado em um domicílio, remove calor em regime permanente à taxa de 1080 kJ/min, e o motor elétrico consome 6kW, conforme apresentado na figura.

No quadro são mostradas as classes dos aparelhos de ar condicionado em função da sua eficiência energética.

Com base nesses dados, conclui-se que o aparelho de ar condicionado apresentado na figura, dada sua eficiência energética, pertence à:

a)

Classe A

b)

Classe B

c)

Classe C

d)

Classe D

e)

Classe E

3.

A compressão "molhada" (wet compression) é um fenômeno que deve ser evitado em ciclos de refrigeração a medida que pode haver acúmulo de líquido dentro do cilindro do compressor, o que por sua vez irá remover o lubrificante, resultando em graves falhas mecânicas. Para evitar este processo, o que normalmente é feito no ciclo de refrigeração mecânica de vapor:

a)

Aumento da área de passagem do ar no condensador, aumentando consideravelmente o fluxo de ar do(s) ventilador(es) do condensador

b)

Aumento da quantidade de óleo no compressor para um valor acima de 3/4 do nível estipulado no visor.

c)

Superaquecimento do refrigerante no evaporador, regulando as válvulas de expansão para regular o superaquecimento. Superaquecimentos baixos podem causar golpe de líquido e lavagem do óleo dos mancais do compressor.

d)

Superaquecimento do refrigerante no compressor, regulando as válvulas de expansão para regular o superaquecimento. Superaquecimentos baixos podem causar golpe de líquido e lavagem do óleo dos mancais do compressor.

e)

Diminuição do calor adicionado no evaporador, de forma a aumentar o título de vapor do refrigerante na entrada do compressor.

4.

(TÉCNICO UFJF - 2014) Com respeito ao ciclo de refrigeração por compressão de vapor, é CORRETO afirmar:

a)

O processo de condensação ocorre de forma isoentálpica.

b)

A função do evaporador é resfriar o ar ambiente ou a água do chiller.

c)

O processo de compressão ocorre, teoricamente, de forma isobárica.

d)

O processo de evaporação ocorre de forma adiabática com redução de temperatura.

e)

Os processos de condensação e evaporação são considerados isobáricos e ocorrem com temperaturas constantes.

5.

(TÉCNICO UFJF - 2014) Em um projeto de um freezer, pretende-se instalar um material nas paredes, a fim de impedir a troca de calor entre o interior a resfriar e o meio externo. Esse material não deve adicionar muito peso ao freezer. Para atender a esses dois requisitos, o material deverá ter:

a)

baixa condutividade térmica e baixa massa específica.

b)

elevada condutividade térmica e elevado calor específico.

c)

elevada condutividade térmica e baixo volume específico.

d)

baixa condutividade térmica e baixo calor específico.

e)

elevada condutividade e baixa massa específica.

6.

(TÉCNICO UFJF - 2014) Referente à válvula de expansão termostática, assinale a opção CORRETA:

a)

A posição da haste da válvula não tem nenhuma relação com o superaquecimento.

b)

Sua função é de manter a segurança do sistema contra explosões.

c)

Sua função é regular o fluxo de água no evaporador.

d)

Sua função é a de regular a vazão de refrigerante líquido para o evaporador.

e)

Não é feito o controle do superaquecimento do refrigerante na saída no evaporador.

7.

(COPESE UFPI - 2013) Leia as afirmativas sobre as vantagens de se utilizar tubos capilares nos sistemas de pequena capacidade de refrigeração:

I. Necessita de menor quantidade e reduz o custo do refrigerante;

II. Provoca perda da eficiência operacional para qualquer variação de carga térmica ou da temperatura de condensação;

III. Permitem a equalização das pressões do sistema durante as paradas.

Assinale a opção CORRETA.

a)

Somente I e II são verdadeiras.

b)

Somente I e III são verdadeiras.

c)

Somente II e III são verdadeiras.

d)

I, II e III são verdadeiras.

e)

Somente II é verdadeira.

8.

Um refrigerador remove calor de um espaço refrigerado a 0ºC a uma taxa de 2,2kJ/s e rejeita para o ambiente a 20ºC. O mínimo de potência requerida pelo ciclo é:

a)

161 W

b)

150 W

c)

89 W

d)

2000 W

e)

400 W

9.

Com respeito ao fenômeno de "flash gas" ou evaporação flash em refrigeração, o que é CORRETO afirmar:

a)

O fenômeno flash gas é um tipo de “evaporação instantânea” de uma parcela do fluido, o que auxilia ainda mais na queda de sua temperatura, aumentando o desempenho da válvula de expansão.

b)

O fenômeno de flash gas está conectado a formação instantânea de vapor quando o líquido condensado está sujeito a ebulição. Sendo assim, o subresfriamento do líquido refrigerante se torna necessário.

c)

É considerado um efeito desejado, já que ocorre a evaporação instantânea do líquido na linha do fluido de trabalho. Para que ocorra, a temperatura do líquido é reduzida para garantir a entrada da válvula de expansão sub-resfriada.

d)

Aumenta a eficiência global do ciclo de refrigeração ao promover uma queda brusca de pressão antes do processo de transferência de calor no evaporador.

e)

Pode ser evitado com adição de tubos capilares no processo de expansão.

10.

(PROFESSOR IF-RS - 2015) O superaquecimento do fluido à entrada do compressor em um sistema de refrigeração deve ser medido sempre que for feita manutenção no sistema, porque a elevação desse parâmetro pode causar:

a)

Aumento do superaquecimento útil no evaporador.

b)

Problemas de lubrificação no compressor.

c)

Aumento do fluxo de massa de fluido refrigerante da instalação.

d)

Elevação da corrente do motor elétrico do compressor.

e)

Formação de “flash gas” na linha de líquido.

11.

(PROFESSOR IF-RS - 2015) Com relação ao ciclo de refrigeração padrão indicado no diagrama p-h apresentado na figura a seguir, considere as proposições que se seguem:

I. Através dos pontos 1, 2 e 3, é possível determinar o “Coeficiente de Performance Operacional” (COP) do ciclo.

II. No Ponto 4, tem-se somente líquido saturado.

III. O ponto 2 representa as condições termodinâmicas na descarga do compressor.

IV. No Ponto 3, o fluido está sub-resfriado a 30 °C.

V. Do ponto 3 ao ponto 4, ocorre uma queda na energia do fluido devido a diminuição da temperatura e da pressão.

VI. O processo de compressão entre 1 e 2 é isoentálpico.

Qual das alternativas abaixo contém apenas proposições CORRETAS?

a)

Apenas II, III e IV.

b)

Apenas IV, V e VI.

c)

Apenas II e V.

d)

Apenas I e III.

e)

Todas as proposições estão corretas.

12.

(PETROBRAS - 2006) A figura a seguir representa o ciclo real de funcionamento de um compressor alternativo.

Considerando as áreas A0, A1 e A2 assinaladas, o rendimento adiabático ( η\eta  ) deste compressor é determinado por: 

a)

η = A0A0 + A1 + A2\eta\ =\ \frac{A_0}{A_0\ +\ A_1\ +\ A_2}

b)

η = A0A0 + A1\eta\ =\ \frac{A_0}{A_0\ +\ A_1}

c)

η = A0A1  A2\eta\ =\ \frac{A_0}{A_1\ -\ A_2}

d)

η = A0 + A1 + A2A0\eta\ =\ \frac{A_0\ +\ A_1\ +\ A_2}{A_0}  

e)

η = A0  + A2 A1A0\eta\ =\ \frac{A_0\ \ +\ A_2-\ A_1}{A_0}

13.

(PETROBRAS - 2006) Das afirmações a seguir, referentes ao Ciclo de Rankine ideal, só uma está correta. Indique-a.

a)

A eficiência térmica pode ser calculada conhecendo-se

a temperatura do lado do vapor no condensador e a temperatura média na qual o calor é transferido ao vapor na caldeira.

b)

A diminuição da pressão no condensador, enquanto a pressão na caldeira permanece a mesma, diminui a eficiência térmica do ciclo.

c)

O aumento da pressão na caldeira, enquanto a pressão no condensador permanece a mesma, diminui a eficiência térmica do ciclo.

d)

O aumento da pressão na caldeira, enquanto a pressão no condensador permanece a mesma, aumenta o título na saída da turbina.

e)

Quando a pressão no condensador diminui, enquanto a pressão na caldeira permanece a mesma, aumenta o título na saída da turbina.

14.

(PETROBRAS - 2006) Em um Ciclo de Rankine, a bomba e a turbina têm eficiências isentrópicas de 80% e 50%, respectivamente. As entalpias na entrada da turbina e da bomba são, respectivamente, 2.700 kJ/kg e 190 kJ/kg. Considerando um processo adiabático e reversível nesses equipamentos, foi determinado um valor de 1.180 kJ/kg para a entalpia na saída da turbina e de 8 kJ/kg para o trabalho consumido pela bomba. Nesta situação, a eficiência térmica do ciclo é :

a)

25%

b)

30%

c)

35%

d)

40%

e)

50%

15.

(PETROBRAS - 2006) O diagrama temperatura - entropia (T-s), mostra o efeito da razão de compressão sobre o Ciclo Brayton ideal. O ponto 3 representa a entrada na turbina.

Considere as afirmações a seguir, referentes à figura.

I - A eficiência térmica do ciclo 1-2’-3’’-4’’-1 é menor do que a do ciclo 1-2-3-4-1.

II - O trabalho líquido por unidade de massa do ciclo 1-2-3-4-1 é maior do que o do ciclo 1-2’-3’’-4’’-1.

III - Em aplicações onde o peso da instalação é um fator limitante, é preferível operar com a razão de compressão do ciclo 1-2-3-4-1 do que a do ciclo 1-2’-3’’-4’’-1.

Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões):

a)

I, apenas.

b)

I e II, apenas.

c)

I e III, apenas.

d)

II e III, apenas.

e)

I, II e III.

16.

(PETROBRAS - 2011) Com relação ao ciclo Brayton, analise as afirmativas a seguir.

I  – A turbina a gás real difere do ciclo ideal, principalmente devido às irreversibilidades no compressor e na turbina, e à perda de carga nas passagens do fluido e na câmara de combustão (ou no trocador de calor para um ciclo fechado).

II  – O fluido de trabalho apresenta mudança de fase.

III – O compressor utiliza uma pequena quantidade de trabalho na sua operação, em comparação ao trabalho gerado na turbina.

IV – O rendimento do ciclo de turbina a gás pode ser melhorado pela introdução de um regenerador.

Estão corretas APENAS as afirmativas:

a)

I e II.

b)

I e IV.

c)

III e IV.

d)

I, II e III.

e)

II, III e IV.

17.

(PETROBRAS - 2011) O ciclo de Rankine é o modelo ideal para as centrais térmicas a vapor utilizadas na produção de potência. No entanto, sabe-se que um ciclo real se afasta de um ciclo ideal, uma vez que ocorrem várias perdas. Com relação a essas perdas, analise as afirmativas a seguir.

I  – As perdas principais na turbina são aquelas associadas ao escoamento do fluido de trabalho, por meio dos canais e palhetas da turbina.

II  – As perdas na bomba decorrem principalmente das irreversibilidades associadas ao escoamento do fluido.

III  – A perda de carga provocada pelo atrito e a transferência de calor ao ambiente são as perdas mais importantes nas tubulações.

IV – As perdas no condensador são extremamente significativas, considerando todo o conjunto.

a)

I e II.

b)

I e IV.

c)

III e IV.

d)

I, II e III.

e)

II, III e IV.

18.

Em um processo de compressão adiabática e reversível, as razões das propriedades termodinâmicas temperatura, T, volume específico, v, e entropia específica, s, entre a saída e a entrada do compressor, respectivamente, são:

a)

T2/T1 > 1,

v2/v1 > 1

s2/s1 > 1;

b)

T2/T1 > 1,

v2/v1 > 1

s2/s1 = 1;

c)

T2/T1 > 1,

v2/v1 < 1

s2/s1 = 1;

d)

T2/T1 < 1,

v2/v1 < 1

s2/s1 = 1;

e)

T2/T1 < 1,

v2/v1 > 1

s2/s1 > 1.

19.

(PETROBRAS - 2012) As centrais modeladas pelo ciclo Brayton podem operar tanto em ciclo aberto quanto em ciclo fechado.

Os principais equipamentos utilizados na operação em ciclo fechado são:

a)

compressor, turbina e trocador de calor

b)

compressor, turbina e câmara de combustão ou combustor

c)

compressor, válvula de expansão e bomba

d)

turbina, caldeira e trocador de calor

e)

bomba, caldeira e trocador de calor

20.

(TERMOBAHIA - 2012) Um trocador de calor opera em regime permanente com dois fluidos, conforme mostra a figura acima. O fluido quente flui com vazão constante , entalpia de entrada hq−1 e de saída hq−2. O fluido frio possui entalpia de entrada hf−1 e de saída hf−2. Admite-se que as variações de energias cinética e potencial são desprezíveis e que o trabalho é nulo.

Considerando que o trocador é isolado, qual a expressão para a vazão do fluido frio, dada por ?

a)

mf = mq (hq1 +hq2  hf2 +hf1 )m_f\ =\ m_q\ \left(\frac{h_{q1\ }+h_{q2\ }\ }{h_{f2\ }+h_{f1\ }}\right)  

b)

mf = mq (hq1 hq2  2(hf2 +hf1 ))m_f\ =\ m_q\ \left(\frac{h_{q1\ }-h_{q2\ }\ }{2\left(h_{f2\ }+h_{f1\ }\right)}\right)  

c)

mf = mq (hq1 +hq2  hf2 hf1 )m_f\ =\ m_q\ \left(\frac{h_{q1\ }+h_{q2\ }\ }{h_{f2\ }-h_{f1\ }}\right)  

d)

mf = mq (hq1 ×hq2  2(hf2 +hf1 ))m_f\ =\ m_q\ \left(\frac{h_{q1\ }\times h_{q2\ }\ }{2\left(h_{f2\ }+h_{f1\ }\right)}\right)  

e)

mf = mq (hq1 hq2  hf2 hf1 )m_f\ =\ m_q\ \left(\frac{h_{q1\ }-h_{q2\ }\ }{h_{f2\ }-h_{f1\ }}\right)  

21.

(TRANSPETRO -2012) As linhas 2-3 dos diagramas indicadores P x V do ciclo padrão ar de Otto e do ciclo padrão ar de Diesel correspondem

respectivamente a:

a)

fornecimento de calor a volume constante e fornecimento de calor a pressão constante.

b)

fornecimento de calor a pressão constante e rejeição de calor a volume constante.

c)

fornecimento de calor a volume constante e compressão isobárica.

d)

rejeição de calor a volume constante e rejeição de calor isentrópica.

e)

compressão isentrópica e compressão isobárica.

22.

A respeito dos aspectos teóricos e práticos sobre o ciclo Brayton, sabe-se que é possível:

a)

avaliar o rendimento térmico com o conhecimento das temperaturas de entrada e saída do compressor, para o ciclo de Brayton ideal, considerando a análise de arpadrão frio.

b)

inserir um regenerador no ciclo Brayton de ar-padrão, visando ao reaproveitamento dos gases de exaustão na turbina, porém este procedimento acarretará uma queda no rendimento térmico do ciclo.

c)

ser representado em um diagrama pressão-volume específico através de um retângulo, no caso do ciclo Brayton ideal de ar-padrão.

d)

acrescentar um difusor antes do compressor, o que faz com que a velocidade do ar seja aumentada em uma turbina a gás estacionária.

e)

introduzir um bocal, após a turbina com descarga subsônica, com o objetivo de aumentar a pressão conforme o gás escoa por este último equipamento

23.

Os ciclos Brayton e Rankine podem envolver aspectos de ordem prática. Nessa perspectiva, analise as afirmativas a seguir.

I - Em usinas geradoras de energia, com base no ciclo Rankine, procura-se manter o nível do título na saída da turbina baixo para minimizar o desgaste por erosão nas pás.

II - A água é um fluido de trabalho muito empregado em ciclos de geração de potência, porém, as baixas pressões de saturação, associadas aos níveis de temperatura comumente encontrados em condensadores, possibilitam o indesejável efeito da inserção de ar no sistema.

III - Para um mesmo aumento de pressão, os valores de bwr (back work ratio – razão de trabalho reverso) para ciclos de turbina a gás, são bem maiores do que aqueles comumente encontrados nos ciclos de potência por geração de vapor.

Está correto o que se afirma em:

a)

III, apenas.

b)

I e II, apenas.

c)

I e III, apenas.

d)

II e III, apenas.

e)

I, II e III.