Lista de exercícios de Ciclos de potência a gás com respostas

Lista de exercícios de Ciclos de potência a gás grátis para imprimir: 6 exercícios do nível fácil ao nível de prova, com gabarito. Imprima ou salve como PDF.

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Nome: ____________________   Data: ____________

1.Fácil
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Um ciclo Otto ideal tem taxa de compressão 10. No início da compressão o ar está a 300 K, e a maior temperatura do ciclo é 1500 K. Use as hipóteses de ar-padrão frio: o ar é um gás ideal com calores específicos constantes, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) e cv = 0,718 kJ/(kg·K). Encontre o trabalho líquido w por quilograma de ar, em kJ/kg.

r = 10T1 = 300 KT3 = 1500 Kk = 1,4cv = 0,718 kJ/(kg·K)
w = kJ/kg
2.Fácil
vP1234qin​qout​

Um ciclo Otto ideal tem taxa de compressão 7. No início da compressão o ar está a 310 K, e a maior temperatura do ciclo é 2200 K. Use as hipóteses de ar-padrão frio: o ar é um gás ideal com calores específicos constantes, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) e cv = 0,718 kJ/(kg·K). Encontre o trabalho líquido w por quilograma de ar, em kJ/kg.

r = 7T1 = 310 KT3 = 2200 Kk = 1,4cv = 0,718 kJ/(kg·K)
w = kJ/kg
3.Média
vP1234qin​qout​

Um ciclo Diesel ideal tem taxa de compressão r = 19 e razão de corte rc = v₃/v₂ = 2,2. Use as hipóteses de ar-padrão frio: o ar é um gás ideal com calores específicos constantes, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) e cv = 0,718 kJ/(kg·K). Encontre seu rendimento térmico η em porcentagem.

r = 19rc = 2,2k = 1,4
η = %
4.Média
vP1234qin​qout​

Um ciclo Diesel ideal tem taxa de compressão r = 16 e razão de corte rc = v₃/v₂ = 3. No início da compressão o ar está a 320 K. Use as hipóteses de ar-padrão frio: o ar é um gás ideal com calores específicos constantes, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) e cv = 0,718 kJ/(kg·K). Encontre a temperatura T3 no fim do fornecimento de calor, em K.

r = 16rc = 3T1 = 320 Kk = 1,4
T3 = K
5.Difícil
vP1234qin​qout​

Um ciclo Brayton ideal opera com razão de pressões no compressor de 18. Use as hipóteses de ar-padrão frio: o ar é um gás ideal com calores específicos constantes, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) e cv = 0,718 kJ/(kg·K). Encontre seu rendimento térmico η em porcentagem.

rp = 18k = 1,4
η = %
6.Difícil
vP1234qin​qout​

Uma usina com turbina a gás opera em um ciclo Brayton com razão de pressões no compressor de 20. O ar entra no compressor a 310 K e na turbina a 1400 K. O compressor tem rendimento isentrópico de 85% e a turbina de 85%. Use as hipóteses de ar-padrão frio: o ar é um gás ideal com calores específicos constantes, k = 1,4, cp = 1,005 kJ/(kg·K) e cv = 0,718 kJ/(kg·K). Encontre o trabalho líquido wnet por quilograma de ar, em kJ/kg.

rp = 20T1 = 310 KT3 = 1400 Kηc = 85%ηt = 85%k = 1,4cp = 1,005 kJ/(kg·K)
wnet = kJ/kg

Gabarito

  1. 1. w = 322,6 kJ/kg
  2. 2. w = 592,1 kJ/kg
  3. 3. η = 63,05 %
  4. 4. T3 = 2910 K
  5. 5. η = 56,21 %
  6. 6. wnet = 191,7 kJ/kg

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