Série 4

Termodinâmica
Capítulo 4
1. Uma mistura gasosa ideal com uma massa molecular de 48 kg/kmol entra num
sistema para perda de carga, a 3 bar, 157 ºC e 180 ms -1, através de uma abertura de área
20 cm2. Na saída, a pressão é 1.5 bar, a velocidade é 120 ms-1 e a área é 40 cm2.
Considerando estado estacionário, determine, na saída:
1.1
1.2
O caudal mássico
A temperatura, em ºC
2. Um volume de controlo operando em estado estacionário tem uma entrada e
duas saídas, como mostra a figura. Utilizando os dados da figura, determine:
2.1
2.2
2.3
O caudal mássico à entrada.
O caudal mássico em 2.
A velocidade em 3.
3. Uma turbina isolada funcionando em regime estacionário está representada
na figura. Entra vapor de água a 30 bar, 400 ºC, com um caudal volumétrico de 85
m3/min. Algum vapor é extraído da turbina à pressão de 5 bar e à temperatura de 180
ºC. O resto do vapor expande até à pressão de 0.06 bar e sai com um caudal de 40000
kg/h e com um título de vapor de 90%. Desprezando os efeitos nas energias cinética e
potencial, determine:
3.1
3.2
O diâmetro da conduta através do qual o vapor sai com uma
velocidade de 20 m/s.
A potência produzida pela turbina.
4. Ar, considerado gás perfeito, escoa, em regime estacionário, através de um
compressor e de um permutador de calor, como mostra a figura. Pode-se desprezar
perdas de calor para o exterior, bem como efeitos nas energias cinética e potencial.
Calcule a potência do compressor e o caudal mássico da água de arrefecimento.
5. Uma bomba de calor residencial funciona de acordo com o esquema da figura.
O caudal do fluido refrigerante (R12) é 4.6 kg/min. Despreze os efeitos nas energias
cinética e potencial. Determine as taxas de transferência de energia por calor em:
5.1
5.2
5.3
Do refrigerante para o ar de retorno que passa pelo condensador.
Entre o compressor e o exterior.
Do ar exterior para o refrigerante através do evaporador.