Consumo de Energia em Sistemas de Aquecimento: Relatório de Engenharia Térmica, Notas de estudo de Engenharia de Produção

Baixe Consumo de Energia em Sistemas de Aquecimento: Relatório de Engenharia Térmica e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Produção, somente na Docsity! UNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA FACULDADE DE ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA P2 - TERMODINÂMICA APLICADA – 0457 22/11/02 Prof. Osvaldo GABARITO 1a QUESTÃO: (2,0 PONTOS) Um sistema de produção utiliza um processo de aquecimento com uma bomba de calor que deve manter aquecido um gás à temperatura de 75 ºC fornecendo ao mesmo 60 kW de calor e, para melhorar a eficiência energética, aproveita o calor absorvido no evaporador para resfriar um produto cuja temperatura deve ser mantida em 17ºC. Para isto, consome uma potência de 20 kW. Um funcionário idealiza a troca da bomba de calor para o mesmo processo objetivando a redução do consumo energético de acionamento do compressor e obteve sucesso com um compressor que consome 17.5 kW. A diretoria, entusiasmada, pede que você, engenheiro responsável pela linha de produção, avalie se é viável reduzir ainda mais o consumo do compressor, se possível para 12,5 kW ou ainda menos. Avalie essa possibilidade e elabore um relatório sucinto, de no máximo 3 linhas de texto para apresentar à diretoria. Relatório Conclusivo: Pela 2a Lei da Termodinâmica será possível utilizar-se um compressor de 12,5 kW ou ainda menor, com capacidade mínima limitada em 10 kW, situação que seria atingida se fosse possível montar uma bomba de calor sem nenhum tipo de perda termodinâmica. 2a QUESTÃO (3,0 PONTOS) Uma central termoelétrica está sendo estudada preliminarmente como se fosse operar segundo um motor térmico de Carnot. São conhecidos os seguintes dados: • fluido de trabalho: água / vapor d´agua • temperatura dos gases de combustão na fornalha: 350º • temperatura da água de refrigeração: 20ºC • consumo de combustível: 18 ton/h = 5 kg/s • poder calorífico inferior do combustível: 3000 kJ/kg • rendimento da combustão: 90% • potência a ser fornecida pela turbina: em análise • potência consumida pela bomba: desprezível Pede-se: a) Determine o rendimento previsto para a instalação de Carnot. (0,5) b) Qual a potência fornecida pela turbina? (0.5) c) Mostre o ciclo num diagrama temperatura versus entropia específica.(1,0) Indique a área correspondente ao trabalho útil por unidade de massa.(1,0) t (ºC) 500 2 4,0 MPa 250,4 1 S [kJ/kg.K] 3a QUESTÃO (4,0 PONTOS) Uma caldeira de uma central termoelétrica produz 5,0 kg/s de vapor d´agua a 4,0 Mpa e 500ºC. A boma de alimentação de água para a caldeira fornece água saturada a 4,0 Mpa. Pede-se: a) qual a quantidade de calor fornecida à água pela queima do combustível ? (1,0) Est.1: 500ºC , 4,0 MPa h1 = 3445,21 kJ/kg ; s1 =7,0900 kJ/kg.K Est.2: x2 = 0,95; P2 = 0,3 bar ts = 69,1 ºC ; hl = 289,23 kJ/kg ; hv = 2625,3 kJ/kg sl = 0,9439 kJ/kg.K; sv = 7,7686 kJ/kg.K 1a Lei para a turbina: b) Mostre o processo de geração de vapor num diagrama temperatura versus entropia .(1,0) t (ºC) 500 2 4,0 MPa 250,4 1 2,7964 7,0901 S [kJ/kg.K]