Termodinamica

EQM201 – Termodinâmica para Engenharia Química
Questões de Prova P2
1) Vapor d’água superaquecido a 60 bar e 450 °C alimenta uma turbina. Na saída, a pressão é 10 bar e a temperatura 250 °C. Não ocorre transferência de calor significativa entre a turbina e o ambiente.
a) Qual é a quantidade de trabalho produzida por kg de vapor que escoa pela turbina (kJ/kg)?
b) Qual seria a temperatura na saída se a eficiência isoentrópica da turbina fosse
100%?
R: -359,2 kJ/kg – 205°C
2) Um compressor é utilizado para recomprimir vapor d’água exausto a 1,0 bar e
99,6°C por meio do processo esquematizado e explicado a seguir.

O vapor entra no trocador de calor a 1,0 bar saturado e sai a 170°C, temperatura com a qual entra no compressor. O vapor comprimido sai do trocador de calor a 303,8 °C e 3,0 bar. A vazão de vapor é 1,0 mol/s.
Considere o vapor como um gás ideal com CP = 7/2 R e k = 1,4. A sua tarefa consiste em avaliar o desempenho desse sistema para saber se o recuperador de calor é justificado, isto é, se ele leva a um gasto maior ou menor de trabalho. Para isso, pede-se:
a. A temperatura T3.
b. A temperatura T3 caso a compressão fosse reversível (T3rev).
c. O trabalho consumido pelo compressor supondo que a eficiência isoentrópica seja de 80%.
d. A temperatura T3 caso não houvesse o trocador de calor.
e. O trabalho necessário se não houvesse o trocador de calor supondo que o compressor mantenha a mesma eficiência isoentrópica.
f. Do ponto de vista de consumo de energia do compressor, é vantajoso ou não colocar o recuperador de calor?

R: 374°C – 606 K – 5930 W – 510 K – 4983 W
3) O coeficiente de Joule-Thomson µJT é dado por:
డ்
ߤ௃் = ቀడ௉ቁ . Observe o diagrama pressão-entalpia do dióxido de carbono e
௛

discorra sobre o “comportamento” dessa propriedade na região de gás a baixa pressão e alta temperatura.
ࣔࢀ
R: Nessa região, de gás ideal, ࣆࡶࢀ = ቀࣔࡼቁ ≅ ૙
ࢎ

4) John O. Bob, notório inventor e ativista das causa ecológicas, submeteu