Já caiu Ciclos Flashcards
CAIU: Quais ciclos são a vapor e quais são à gás? Dentre os que são à gás, quais são de turbina a gás e quais são de motores CI?
Ciclo a vapor é somente Rankine.
Ciclos à gás são:
Brayton, Ericsson, Stirling (turbina á gas)
Otto, Diesel e Dual (motor CI)
CAIU: Qual motor é conhecido como motor de ignição por compressão? E qual motor de combustão interna é de ignição por centelha?
Motor do ciclo diesel é de ignição por compressão, pois para a ignição ele apenas comprime o ar e não utiliza combustível nessa etapa.
Motor Otto é de ignição por centelha, ele utiliza uma mistura de ar-combustível juntamente com uma centelha do motor elétrico para causar a ignição.
CAIU: Os ciclos combinados de gás e vapor são constituídos de quais ciclos?
Brayton (gás) e Rankine (vapor)
CAIU: Quais os processos ocorrem no ciclo ideal de brayton?
2 isentrópicos
2 isobáricos
CAIU: o ciclo termodinâmico de combustão externa é o?
Rankine, os motores de combustão externa são aqueles onde a queima de combustível ocorre fora do motor.
Porque o fluido de motores CI e turbina a gás não são considerados como percorrendo um ciclo termodinâmico, ainda que seus equipamentos operem segundo um ciclo mecânico?
Por que ao fim do processo nos motores CI e turbinas á gás o fluido apresenta uma composição química ou está em estado termodinâmico diferente da que tinha no estado inicial.
A distinção entre ciclo aberto e fechado é feita por meio de quais aparelhos?
Por meio da presença ou não de aparelhos de refrigeração (trocador de calor).
Como aumentamos o rendimento do ciclo Otto?
Aumentando a relação de compressão, aumentamos o rendimento do ciclo Otto.
Em quais ciclos ocorre mudança de fase do fluido de trabalho durante os processos?
Apenas no Rankine, nos outros o fluido permanece em vapor.
Processos reversíveis são isentrópicos?
Sim.
Processos a pressão constante são processos o que?
Isotérmicos
Em quais gráficos podemos identificar a troca de calor e o trabalho líquido do ciclo de Rankine?
O calor que entra e o calor que sai podem ser identificados nos diagramas T-s:
- O calor que entra é representado pela área da linha superior da curva até o eixo.
-O calor que sai é representado pela área abaixo da linha inferior da curva até o eixo.
- Subtraindo as áreas temos o trabalho, resumindo ele vai ser representado somente pela área da linha superior até a linha inferior da curva, sem chegar ao eixo.
O trabalho tbm pode ser identifica no diagrama p-v como a área total sob a curva.
O ciclo de Rankine opera em qual tipo de regime?
Rankine opera em regime permanente.
Quais são os estados 1, 2, 3 e 4 do ciclo de Rankine e como se encontra a fase do fluido em cada um desses estados?
O ciclo de Rankine começa na entrada da bomba, onde o fluido já percorreu o ciclo e após ser condensado vai iniciar tudo novamente.
Estado 1 - entrada da bomba - líquido saturado
Estado 2 - entrada da caldeira - líquido.
Estado 3 - entrada da turbina - vapor superaquecido
Estado 4 - entrada do condensador - vapor.
Qual ciclo representa o ciclo de Carnot idealizado na prática?
O ciclo de Rankine.
Em relação a pressão e troca de calor, bomba, turbina, caldeira e condensador operam como no ciclo de Rankine?
Bomba e turbina operam adiabaticamente.
Caldeira e condensador operam a pressão constante (isobáricos)
Como calculamos o rendimento do ciclo de Rankine?
O rendimento é dado pelo o que ele produziu dividido pelo o que ele consumiu:
η = W ciclo / Q entra = (Q entra - Q sai) / Q entra
O rendimento de Rankine depende crucialmente de qual parâmetro?
Depende da temperatura na qual o calor é fornecido e na qual temperatura é rejeitado.
Como aumentamos o rendimento de Rankine?
Aumentando a temperatura do calor de entrada ou/e diminuindo a temperatura do calor de saída.
O rendimento de Rankine é maior ou menor que de Carnot?
Menor.
Por que escolhemos trabalhar com Rankine ao invés de Carnot?
Porque Carnot trabalha com mistura de líquido-vapor na bomba, e na vida real isso não é fácil de conseguir, pois as bombas operam apenas com líquido. Por isso que rankine condensa totalmente o vapor para que entre somente líquido na bomba.
Outra razão é o superaquecimento de vapor, Carnot superaquece o vapor durante o processo de expansão, mas na realidade isso é muito difícil, porque na expansão o vapor já está realizando trabalho.
Quais estapas do ciclo de Carnot são diferentes do ciclo de Rankine?
Ciclo de Carnot - 2 adiabáticas e 2 isotérmicas
Ciclo de Rankine - 2 adiabáticas e 2 isobáricas
Qual é a principal função do ciclo de Rankine regenerativo?
Ele utiliza uma turbina de dois estágios e depois que o vapor passa no primeiro estágio ele retira um percentual deste e envia para o regenerador (ou trocador de calor) com a finalidade de aquecer a água de alimentação para que ela chegue a caldeira já com uma quantidade de calor considerável e assim reduzir o Qentra necessário para vaporizar o fluido.
pág 358 shapiro pode olhar lá o esquema, veja que esse ciclo conta com duas bombas, uma antes e uma depois do regenerador. O ciclo continua tendo o condensador para condensar a outra parte do vapor que segue o rumo no segundo estágio.
Qual é o empecilho que pode ocorrer nos ciclos regenerativos?
O empecilho é que somente uma parte do vapor segue pelo segundo estágio para completar o ciclo, logo, a quantidade de trabalho produzida é menor. Portanto, para ser utilizado deve se analisar se a redução de calor adicionado supera com vantagem a diminuição de trabalho produzido.
CAIU: Como calculo a massa de vapor que sai do condensador após uma ter entrado uma corrente de vapor e outra de água de alimentação e terem se misturado lá dentro?
Qentra˙=Qsai˙
m.vapor × h.vapor + m.agua × h.agua = m.mist˙× h.mist
https://www.tecconcursos.com.br/questoes/cadernos/experimental/39763605
O que é um purgador?
Uma válvula que permite a passagem de líquido apenas para uma região de pressão mais baixa.
CAIU: A geração do trabalho no ciclo de Rankine ocorre na turbina por uma expansão adiabática com a consequente redução da temperatura e da pressão?
Sim.
CAIU: Potência térmica e potência elétrica possuem qual relação?
Eficiência do ciclo é a potência elétrica dividida pela potência térmica.
η = W ciclo / Q entra
obs** Note que quando se diz potência térmica significa que é o que ela consome. E potência elétrica é o que ela gera.
Qual é a eficiência do ciclo combinado?
η = W gás + W vapor / Q entra
CAIU: Quais ciclos reversíveis idealizados que tem o mesmo rendimento do Ciclo de Carnot, operando entre as mesmas temperaturas?
Stirling e Ericsson.
Shapiro 446
Se os processos adiabáticos do ciclo Brayton se tornarem isotérmicos temo qual ciclo a partir dessa modificação?
Ciclo Ericsson.
Como podemos aproximar o ciclo Brayton do ciclo Ericsson?
Utilizando vários estágios de compressão e expansão.
CAIU:
O que é BWR?
BWR é baixo ou alto para ciclos a gás e ciclos a vapor?
Como se calcula BWR para cada ciclo?
BWR - back work ratio ou razão de trabalho reverso, nos diz quanto do trabalho produzido pela turbina foi gasto pelo compresso ou pela bomba.
BWR para ciclos a vapor é baixíssima devido ao baixo volume especifico do liquido, logo, a bomba não consome tanto trabalho e BWR fica entre 1% ou 2%.
Agora, BWR para ciclos á gás é altíssima, fica entre 40% e 80% devido ao volume especifico do gás ser alto. Aqui o compressor consome mais trabalho.
As maiores irreversibilidade ocorrem em qual equipamento?
Turbina e, no caso de queima de combustível fóssil, na caldeira tbm.
CAIU: Quais são as irreversibilidades internas e externas?
Irreversibilidades internas: turbina e bomba
Irreversibilidades externas: troca de calor no condensador.
Como calculamos o fluxo de massa que passa pela turbina?
Wt/m = h1 - h2
m = wt / h1 - h2
Quais são os 4 processos do ciclo Brayton?
- compressão e expansão isentrópicas
- adição e rejeição de calor a pressão constante
Como calculo o titulo de vapor?
h = hf - x (hg -hf)
CAIUUU: Porque Rankine é menos eficiente do qye Carnot?
Porque a temperatura média de absorção de calor é menor para o Ciclo de Rankine.
Vale lembrar que o rendimento do ciclo depende da temperatura média na qual o calor é fornecido e da temperatura média na qual o calor é rejeitado.
Como calculamos o rendimento do ciclo Otto?
η = 1- Ql / Qh
η = 1 - T1/ T2
η = 1 - Rv ^ (1-k)
η = 1 - 1/ Rv ^ (k-1)
onde k = cp/cv
Como calculamos a relação de compressão (Rv) no ciclo Otto?
Rv = volume PMI / Volume PMS
Rv = V. cilindro + V. câmara / V. câmara
O rendimento do ciclo Otto depende apenas do que?
Da relação de compressão, quanto maior a relação de compressão, maior será o rendimento do ciclo Otto.
No mundo real qual é o perigo de se aumentar a relação de compressão?
O perigo é que o combustível fica mais susceptível a detonação.
Qual é a máxima relação de compressão que pode ser utilizada?
É a relação onde a detonação pode ser evitada.
Qual substância é utilizada nos combustíveis para torná-los antidetonantes?
Chumbo tetraetil.
Quais as principais diferenças entre o ciclo Otto e ciclo ar-padrão?
1) Os calores específicos dos gases reais aumentam com o aumento de temperatura.
2) O processo de combustão substitui o processo de transferência de calor, mas a combustão pode ser incompleta.
3) Existem irreversibilidades
4) Ocorre transferência de calor significativa entre os gases e as paredes dos cilindros.
5) gasta mais trabalho pois cada ciclo mecânico do motor envolve processo de alimentação e descarga de gases.
Como se calcula a pressão média efetiva (pme) e o que significa?
é a pressão teórica que se atuasse no pistão iria produzir o mesmo trabalho líquido que seria produzido em um ciclo sobre as mesmas condiçõs.
pme = Trabalho líquido para um ciclo / volume de deslocamento
pme = Wliq / (Vmax−Vmin)
Quem tem maior pme produz maior trabalho líquido?
Sim.
Qual a principal diferença entre os ciclos Otto, Diesel e Dual?
Eles diferem somente em relação a forma como se dá a adição de calor, que substitui a combustão no ciclo real.
ciclo Otto - ciclo ideal de adição de calor instantânea.
A possibilidade de autoignição aumenta com o aumento da taxa de compressão? Porque?
Por que a temperatura da mistura ar-combustível aumenta com o aumento da pressão.
Quem suporta maior taxa de relação de compressão ciclo Otto ou ciclo Diesel?
O ciclo Diesel suporta maior relação de compressão (12 a 20) porque eles comprimem apenas ar.
Já o ciclo Otto suporta menos (9,5 a 11,5) pois comprimem mistura ar-combustível, logo pode ocorrer detonação se a pressão for muito alta.
Qual o processo que acontece no ciclo real de Otto mas é suprimido no ciclo Ideal?
A trocas de gás de descarga pela mistura de ar-combustível na admissão. é marcado no gráfico por duas setas contrárias em uma linha inferior.
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclo_otto.htm
Qual a diferença entre um motor de 4 tempos e o de 2 tempos?
Num motor de 2 tempos a admissão e o escape ocorrem ao mesmo tempo da compressão e expansão.
Qual ciclo é o modelo simplificado de motores ICO?
Diesel
O que significa ICE e ICO?
ICE - motor de ignição por centelha
ICO - motor de ignição por compressão
Por que em ciclos temos o valor de energia interna igual a zero (E = Q - W) ?
Porque no estado inicial a variação de energia é igual a zero.
O que é COP?
COP ou coeficiente de performance é a eficiência do ciclo de refrigeração ou bomba de calor.
Quais são os enunciados de Clausis e Kevin Planck?
Clausius: Não dá pra transferir energia de um corpo frio para um corpo quente sem acrescentar trabalho no sistema.
Kevin Planck: Não dá pra converter 100% do calor de um reservatório quente em trabalho, tem que haver outro reservatório para onde uma parte do calor será rejeitado.
Shapiro pág 208
O ciclo de turbina a gás com vários estágios de reaquecimento é denominado ciclo ______________. E quando temos vários estágios de reaquecimento, o processo de expansão tende a ser _______________ pq ?
Ciclo Ericsson e o processo tende a ser isotérmico pq a todo instante estamos reaquecendo o fluido para que ele mantenha a temperatura, logo, caminhamos para uma linha isotérmica.
Uma turbina a vapor em que a pressão do vapor na descarga é ligeiramente superior à atmosférica é conhecida como turbina?
Turbina de contrapressão o vapor sai com pressão alta, acima de Patm.
Turbina de condensação o vapor sai numa pressão baixíssima, praticamente líquido já.
O COP do refrigerador por compressão de vapor pode ser encontrado por meio de quantos valores de entalpia?
COP do refrigerador só precisa de 3 entalpias.
COP = Q evaporador / W compressor
COP = h1 - h4 / h2 - h1
O COP de refrigeração apresenta valores superiores a 1?
Sim.
O objetivo da sobrealimentação nos motores a diesel é?
Aumentar a potência por unidade de cilindrada produzida pelo motor.
O turbocompressor é um sistema de sobrealimentação desenvolvido para aumentar a eficiência volumétrica do motor, ou seja, garante um maior proveito da energia presente no combustível injetado no motor.
CAIU: O que é o número de octanas e de cetano de um combustível?
A octanagem consiste na resistência à detonação de um determinado combustível utilizado em motores CE (ciclo de Otto). Quanto mais elevada a octanagem, maior será a capacidade do combustível ser comprimido, sob altas temperaturas, na câmara de combustão sem que ocorra a detonação, ou seja, ele suportará uma maior taxa de compressão.
O Número de Cetano, é uma propriedade que está relacionada com o tempo entre a injeção de combustível e o início da combustão nos motores a Diesel, denominado de faixa de potência. Representa uma característica desejável ao combustível, que ele entre em combustão em baixas temperaturas, quanto mais cetano, mais rápido é o aquecimento do motor.
Baixos valores do número de cetano do combustível acarretam os seguintes problemas:
- Dificuldades de partida a frio;
- Depósito nos pistões e mau funcionamento do motor;
- Excessivo ruído no motor;
- Maior emissão de gases de escape;
- Redução do desempenho do veículo e aumento do esforço do motor.
CAIU: No ciclo Brayton, o compressor pode utilizar até quantos por centos da potência produzida pela turbina?
O BWR do ciclo brayton é de 40 a 80%.
Ciclo diesel utiliza faísca elétrica?
NÃO, quem utiliza faísca é ciclo Otto, ciclo de ignição por centelha.
