Lista 01b Conforto

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LISTA DE EXERCÍCIOS
Determinar o estado da água nos casos abaixo:
120oC e 1 m3/kg; b) 10 Mpa e 0,01 m3/kg; c) 275oC e 5 Mpa.
Um cilindro circular e vertical contém 1 cm de água líquida e 100 cm de vapor. Se p é 200 kPa, qual o título?
Uma bomba de alimentação de caldeira fornece 0,05 m3/s de água a 240 oC e 20 Mpa. Qual é a vazão em massa (kg/s)?. Qual será o erro percentual se no cálculo forem utilizadas as propriedades da água no estado de líquido saturado a 240oC? Qual será o erro percentual se forem utilizadas as propriedades da água no estado de líquido saturado a 20 MPa?
Determine o volume final de uma mistura de água e vapor se 3 kg de água forem aquecidos a pressão constante até que o título alcance 60%. A pressão é de: a) 25 kPa; b) 270 kPa.
Uma mistura bifásica líquido-vapor de água está a uma temperatura de 300 oC e ocupa um volume de 0,05 m3. As massas de líquido e vapor saturados são 0,75 kg e 2,26 kg, respectivamente. Determine o volume específico da mistura, em m3/kg.
12 – Um radiador elétrico de 30 L contendo óleo de aquecimento é colocado em uma sala de 50 m3 . Tanto a sala como o óleo do radiador estão inicialmente a 10oC. O radiador – cuja capacidade nominal equivale a 1,8 kW – é então ligado. Ao mesmo tempo, calor é perdido pela sala a uma taxa média de 0,35 kJ/s. Depois de algum tempo, as temperaturas médias são medidas, indicando 20oC para o ar da sala e 50oC para o óleo do radiador. Considerando que a densidade e o calor específico do óleo correspondem a 950 kg/m3 e 2,2 kJ/kg.oC, respectivamente, determine por quanto tempo o aquecedor foi mantido ligado. Considere que a sala é bem vedada e, portanto, não houve vazamento de ar. Considere para o ar: densidade de 1,2 kg/m3 e calor específico de 1 kJ/kg.K.
 13- Uma casa com aquecimento solar passivo, perdendo calor para o exterior a uma taxa de 50.000 kJ/h, é mantida a 22oC por 10 horas durante uma noite de inverno. A casa deve ser aquecida por 50 reservatórios de vidro, cada um contendo 20 L de água, que é aquecida a 80oC durante o dia pela absorção da energia solar. Um aquecedor elétrico de reserva de 15 kW, controlado por termostato, é ligado sempre que necessário para manter a casa a 22oC. A) Por quanto tempo o sistema de aquecimento elétrico funcionou esta noite?. B) Por quanto tempo o aquecedor elétrico precisaria funcionar nessa noite se a casa não tivesse nenhum aquecimento solar?.Resp. 4,77 h e 9,26 h.
 15- Um fluxo de água de 20 kg/h entra num duto com uma temperatura de 30 oC, ao entrar no duto a água é aquecida por uma resistência elétrica inserida no duto, até alcançar uma temperatura de 130 oC, saindo na forma de uma mistura líquido mais vapor com título de 20%. Estime a potência da resistência elétrica (em kW). 
16 – A água é usada em um trocador de calor para resfriar 5 kg/s de ar a 400 oC para 200 oC. Calcule a) a vazão de massa mínima da água; b) a quantidade de calor cedida para a água por segundo.
18 - O dessuperaquecedor é um equipamento no qual ocorre a mistura de vapor superaquecido com líquido numa relação tal que se obtém vapor saturado na seção de saída do equipamento. Um dessuperaquecedor é alimentado com uma vazão de 0,5 kg/s de vapor de água superaquecido a 5 MPa e 400oC e a alimentação de água líquida ocorre a 5 MPa e 40oC. Sabendo que a transferência de calor no equipamento é desprezível e que, na seção de saída, a pressão do vapor saturado é 4,5 MPa, determine a vazão de água necessária na unidade de dessuperaquecimento.
19 – Uma caldeira flamotubular produz 700 kg/h de vapor a uma pressão de 1 MPa (1 kgf/cm2) e título de 20%. Água entra na caldeira a 60oC. A eficiência da caldeira é de 70% e a mesma consome lenha, com um poder calorífico inferior de 16 MJ/kg. Calcular o consumo de lenha na caldeira (em kg por dia), assumindo-se que a mesma opera 8 horas/dia.
20 – Uma tubulação de vapor de água montada num edifício com 1500 m de altura é alimentada, ao nível do chão, com vapor superaquecido a 200 kPa. Na seção de descarga do tubo, localizado no topo do edifício, a pressão é de 125 kPa e o calor transferido do vapor, no escoamento ascendente é, 110 KJ/kg. Qual deve ser a temperatura da água na seção de alimentação para que não ocorra condensação no interior desta tubulação?
21 – Uma mistura de líquido-vapor saturado de água, chamada de vapor úmido, inicialmente a 2000 kPa em uma linha de vapor, é estrangulada até uma pressão de 100 kPa e uma temperatura de 120 oC. Qual o título na linha de vapor?
22 – um painel termossolar de área superficial de 32 ft2, recebe energia do sol a uma taxa de 150 Btu/h por ft2 de área do coletor. Trinta e seis por cento da energia incidente é perdida na vizinhança. O restante é usado para aquecer a água de 110 oF a 140 oF. A água atravessa o coletor sem queda de pressão apreciável. Desprezando os efeitos de energia cinética e potencial, determine para regime permanente a vazão mássica da água em kg/min. Quantos litros de água a 140 oF podem oito coletores fornecer em um período de 30 minutos?.
23 – Uma unidade de troca de calor com água gelada é projetada para esfriar 5 m3/s de ar inicialmente a 100 kPa e 30oC até 100 kPa e 18oC, usando água a 8oC. Determine a temperatura máxima de saída da água, considerando a vazão mássica da água equivalente a 2 kg/s. Resp. 16,3oC.