Exercícios Tema 3 - Modelagem De Equipamentos 3

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Você acertou 9 de 10 questões Verifique o seu desempenho e continue treinando! Você pode refazer o exercício quantas vezes quiser. Verificar Desempenho 1 Marcar para revisão Um secador utiliza ar aquecido em sua operação, necessitando evaporar 1000 kg de água por hora. Considerando que ar entra aquecido a 150°C e sai a 70°C, e que o calor latente de vaporização da água é de aproximadamente 2.260 kJ/kg, qual a massa de ar necessária para realizar a operação em uma hora? A capacidade térmica específica do ar é de 1,005 kJ/kg°C. A 3.655 kg B 5.402 kg c 12346 kg D 18925 kg E 28105 kg Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado Q = 1000kg . 2.260kJ/kg = 2.260.000kJ Q = T 226.000kJ = 1,005kJ/kg C 80° C 226.000kJ = 1,005kJ/kg ≈ 2.810, 5kg2 Marcar para revisão As torres de resfriamento desempenham um papel crucial no controle térmico de sistemas industriais, dissipando calor do processo através da evaporação da água. Nesse contexto, o cálculo da taxa de evaporação é essencial para avaliar a eficiência do sistema e garantir seu funcionamento adequado. Considere uma torre de resfriamento onde a água evaporada é responsável por absorver 500 kJ/s (ou 500 kW) de energia térmica do sistema. O calor de evaporação da água, definido como a quantidade de energia necessária para transformar 1 kg de água líquida em vapor, é de 2450 kJ/kg. Sabendo dessas condições, qual é a quantidade aproximada de água evaporada na torre por segundo para absorver a energia térmica de 500 kJ/s? A 0,12 kg/s 0,15 kg/s 0,18 kg/s D 0,20 kg/s E 0,24 kg/s Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado calor de evaporação é dado por \(Q=m \cdot L_v\) ou \(m=Q / L v=500 kW / 2450 kJ / kg =\) \(500000(J / S ) / 2450000(J / kg ) \approx 0,20 kg / s\) 3 Marcar para revisão Você é um engenheiro que precisa dimensionar um trocador de calor. Para tal, você sabe que o fluido A entrará a 40°C e sairá a 80°C, enquanto o fluido entrará a 100°C. Sabendo que a vazão mássica de ambos os fluidos é de 10 kg/s e calor específico de ambos é 6 kJ/kg°C, qual será a temperatura de saída do fluido considerando um trocador de calor contracorrente? A 60°C 65°Cc 70°C D 85°C E 90°C Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado QA = (TA,sai TA, entra (80 40) 2400kW QB mB Cₚ (TB, entra sai ) 2400 10 . 6 (100 TB, sai ) 100 TB, sai = 2400 60 = 40 sai = 100 40 60° 4 Marcar para revisão Em um trocador de calor contracorrente, fluido quente entra a 120°C e sai a O fluido frio entra a 30°C. Sabendo que a vazão do fluido quente é de 10 kg/s e o calor específico é 4 kJ/kg°C, qual será a temperatura de saída do fluido frio se ele tiver a mesma vazão e calor específico do fluido quente? A 50°C 60°C 70°C D 80°C E 90°C Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Q = m Cₚ (Tentrada Tsaida = 10 5 (120 80) = 2000kW 2000 = 10 5 (Tsaida - 30) 2000 = 50 (Tsaida 30) Tsaida 30 = 2000 50 = 40 Tsaida = 70°C5 Marcar para revisão Um secador é utilizado para evaporar 150 kg de água. Sabendo que o calor latente de vaporização da água é de aproximadamente 2.260 kJ/kg, qual é a quantidade de calor necessária para evaporar essa quantidade de água? A 101.700 kJ 339.000 kJ c 580.500 kJ D 750.000 kJ E 800.000 kJ Resposta correta Lista de exercícios Modelagem De Equipamentos T Sair Gabarito Comentado \(\begin{gathered}Q=m \cdot Q=150 kg \cdot 2.260 kJ / kg =333900 Questão 6 de 10 kJ\end{gathered}\) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 Marcar para revisão Corretas (9) Incorretas (1) Uma turbina a gás de fluxo axial é utilizada para gerar energia elétrica em uma Em branco (0) usina termelétrica. ar entra na turbina a uma pressão de 2 MPa e uma temperatura de 1000 K. A vazão mássica de ar é de kg / s\). ar sai da turbina a uma pressão de \(0,1 MPa\) e uma temperatura de 600 K. A turbina opera com uma eficiência isentrópica de \(90 \%\). Considerando um calor específico \ (c_p=1,005 kJ / kg K\). Qual é a potência real da turbina? A 10000 kW 10612 kW c 15780 kWD 22000 kW E 26000 kW X Resposta incorreta Opa! A alternativa correta é a letra E. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Wₛ = (Tentra Tsai S) isentropia 0,4 1000 0,1 2 1,4 ≈ 1000 (0,05) 0,2857 ≈ 425K Wₛ 1,005 X (1000 425) ≈ 578kJ/kg Wreal = Wₛ 0,90 578 520,2kJ/kg Preal Wreal = 50 520,2 ≈ 26000kW 7 Marcar para revisão Uma turbina axial em uma usina termelétrica recebe vapor a uma pressão de 2 MPa e temperatura de 550°C, com uma vazão de massa de 25 kg/s. O vapor sai da turbina a uma pressão de 0,15 MPa. A eficiência isentrópica da turbina é de 75%, e o trabalho no processo isentrópico ideal é de 1000 kJ/kg. Qual é a potência gerada pela turbina? A 15,65 MW 18,75 MW 22,10 MW D 20,19 MW E 21,25 MW Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira gabarito comentado! Gabarito Comentado {turbina }}=m \cdot W_s \cdot \eta_{\text {isentrópica }} P_{\text {turbina }}=25 \cdot 1000 \cdot 0,75=18750 kW=18,75 MW8 Marcar para revisão Em aplicações industriais, trocadores de calor são fundamentais para a transferência de energia térmica entre dois fluidos. Neste cenário, o fluido A, que opera como o fluido quente, possui uma vazão mássica de 10 kg/s e entra no trocador com uma temperatura de 150°C, saindo resfriado a 80°C. O fluido o fluido frio, possui uma vazão mássica de 15 kg/s e entra no trocador a 30°C, sendo aquecido pela energia transferida do fluido Ambos os fluidos têm um calor específico de 5 kJ/kg°C, o que permite simplificar os cálculos térmicos. Considerando que a energia térmica perdida pelo fluido A é completamente transferida para o fluido (desprezando perdas térmicas para ambiente), qual será a temperatura de saída do fluido após o processo de troca de calor? A 50°C B 55°C 67°C D 70°C E 77°C Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado A quantidade de calor trocado pelo fluido A: QA (TA,entra TA,sai) (150 80) 3500kW Esse é o calor ganho pelo fluido Agora, para fluido B: QB (TB, sai TB, entra 3500 15 (TB,sai 30) Resolvendo: 3500 75 (TB,sai 30) TB,sai 30 = 3500 75 47 -> TB,sai C 9 Marcar para revisão Considerando que na operação de uma torre de resfriamento são retirados 2000 kW de calor, com o mecanismo de sendo responsável por 30% desse total, qual é a quantidade de calor removido pela evaporação da água?A 700 kW B 900 kW c 1400 kW D 1600 kW E 1800 kW Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado A evaporação é responsável por 70% do calor removido, então Qevap = 0,7 2000kW =1400 kW 10 Marcar para revisão Considere uma indústria de secagem de grãos, na qual um secador de leito fluidizado é utilizado para secar 10 toneladas de material por hora. material entra no secador com 35% de umidade em base úmida e deve ser seco até atingir 5% de umidade. Qual a massa de água que deve ser evaporada no processo? A 171 kg/h 1.521 kg/h 1.579 kg/h D 1751 kg/h E 3158 kg/h Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito ComentadoMassa de água na entrada (I): Massa de gua = 10.000kg/h X 0,35 = 3500kg/h Massa do material totalmente seco: 10.000kg/h - 3500kg/h = 6500kg/h Na saída, os grãos com a massa de6500kg/h representam 95% do material que contém uma umidade residual de 5%. Massa de água residual na saída (II): 5% Massa de gua residual = 6500kg/h X 22 342kg/h 95% Massa de água evaporada= 3500kg/h - 342kg/h = 3.158kg/h