Processo de um ciclo rankine_Maq. Termicas

ALUNO(A):  _________________________________________  NOTA:  _______

Questão 1:

Ar úmido a 35°C e 60% de umidade relativa é admitido em um desumidificador operando em regime permanente a uma vazão volumétrica de 5 m³/min. O ar úmido passa ao redor de uma serpentina de resfriamento e ocorre condensação  de vapor de água. O condensado deixa o desumidificador em estado saturado correspondente a 15°C. Ar úmido saturado é descarregado separadamente à mesma temperatura. Considere que não há transferência de calor com o ambiente e que a pressão permanece constante de 1,013 bar. Determine:

1. Vazão mássica de ar seco;
2. A taxa na qual água é condensada, em kg por kg de ar seco escoando através do volume de controle;
3. A capacidade de refrigeração necessária para esse sistema.

Questão 2:

Um resfriador de óleo de um grande motor diesel deve resfriar óleo de máquina de 60 para 45ºC, empregando água do mar à temperatura de entrada 20ºC, com uma elevação de temperatura em 15ºC. A carga térmica do projeto é Q = 140KW, e o coeficiente de transferência de calor global médio, baseado na área de superfície externa dos tubos, é 70 W/m2ºK. Calcule a área da superfície de transferência de calor num escoamento de passe único, em:

1. contracorrente
2. correntes paralelas

Questão 3:

Considere um sistema de ar condicionado automotivo. Ar úmido a 32°C e 60% de umidade relativa é admitido a uma vazão volumétrica de 400 m3/h. Ar úmido passa pelo evaporador e ocorre a condensação de vapor d’água. O condensado deixa a caixa de ar em estado saturado a 8°C. Ar úmido saturado é descarregado separadamente à mesma temperatura. Não ocorre perda significativa de energia devido à transferência de calor para a vizinhança, e a pressão permanece constante a 100 kPa. Determine:

1. A vazão mássica de ar seco, em kg/h;
2. A taxa na qual água é condensada, em kg por kg de ar seco escoando através do volume de controle;
3. A capacidade de refrigeração, em TR. (1 TR = 3,51 kW).

Questão 4:

Considere um trocador de calor de tubos concêntricos operando em correntes contrárias, de 3 m de comprimento e diâmetro da tubulação interna de 50 cm. Durante um ensaio de teste, após 5 anos de utilização do equipamento, óleo de motor escoando no tubo interno (0,1kg/s) foi resfriado de 110 para 65ºC, utilizando água a 25ºC e escoando a 0,2kg/s. Calcule o coeficiente global de transferência de calor U. Considerando que o valor de U informado pelo fabricante era de 40 W/m2K, avalie se ocorreu incrustração no trocador durante o tempo de serviço.

Questão 5:

Um trocador casco e tubo (dois cascos, quatro passes nos tubos) é utilizado para aquecer 10.000kg/h de água pressurizada de 35ºC a 120ºC com 5000 kg/h de água entrando no trocador a 350ºC. Determine a área necessária de troca de calor, sabendo que o coeficiente global de transferência de calor é 1500 W/m2K.

Questão 6:

Um radiador de um automóvel pode ser visto como trocador de calor de correntes cruzadas com os dois fluidos não-misturados. Água, com uma vazão de 0,05 kg/s entra no radiador a 400K. A água é resfriada pelo ar que entra a 0,75 kg/s e 300K.  Sabendo que a área de troca de calor é de 1,6 m2 e que o coeficiente global de troca (U) é de 200 W/m2K, calcule as temperaturas de saída de ambos os fluidos.

Questão 7:

Por um duto metálico não isolado termicamente escoa ar a 15°C. O ambiente externo se encontra a 30°C e 50% de umidade relativa. Considerando o sistema em regime permanente e o tubo em equilíbrio térmico com o fluxo de ar interno, responda:

1. Haverá condensação na face externa do tubo? Justifique sua resposta.
2. Indique na carta psicométrica o processo de resfriamento do ar ambiente ao entrar em contato com a parede externa do tubo, evidenciando o estado inicial e final do ar externo e o caminho percorrido.

Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação do refrigerante é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2 , cujas características estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia. Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação do refrigerante é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2 , cujas características estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia. Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação do refrigerante é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2 , cujas características estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia. Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação do refrigerante é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2 , cujas características estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia. Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação do refrigerante é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2 , cujas características estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia. 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Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2 , cujas características estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia. Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação do refrigerante é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. Para tanto, dispõe-se de dois refrigerantes, R1 e R2 , cujas características estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considera-se que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado nos diagramas temperatura - entropia e pressão - entalpia. 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