Maquinas Térmicas

1. Prof. M.Sc. André Luiz Vicente de Carvalho
Engenheiro Mecânico – PUC-MG
Mestre em Engenharia de Energia - UFSJ

3. As máquinas
térmicas utilizam
energia na forma de
calor para provocar
a realização de um
trabalho mecânico.

4.  Conhecer dos vários tipos de Ciclos
Termodinâmicos
 Ciclos de potência:
 O ciclo de Carnot e o seu valor na engenharia;
 Hipóteses para o ar padrão;
 Ciclo de Otto;
 Ciclo Diesel;
 Ciclo de Brayton com reaquecimento e regeneração;
 Ciclos frigoríficos: máquinas frigoríficas e bombas de
calor, ciclo de Carnot inverso, ciclo frigorífico ideal
por compressão de vapor, sistemas de bomba de
calor, sistemas inovadores de refrigeração por
compressão de vapor.

5.  ÇENGEL, Y. A.; BOLIS, M. A. Termodinâmica.
McGraw-Hill, 2007.
 VAN WYLEN, G. J.; SONNTAG, R. W.
Fundamentos da Termodinâmica Clássica, 4ª
ed. São Paulo: Ed. Edgard Blücher, 2003.
 MORAN, M.J.; SHAPIRO, H. N. Princípios de
Termodinâmica para Engenharia, 7ª ed. Rio
de Janeiro: Ed. LTC, 2014

6.  Dar conhecimento dos diversos Ciclos
Termodinâmicos utilizados em máquinas;
 Saber diferenciar cada tipo de ciclo e suas
aplicações;
 Capacitar para o cálculo do parâmetros
termodinâmicos de cada tipo de ciclo;
 Compreender os princípios de funcionamento
das máquinas térmicas do ponto de vista
teórico de seu funcionamento.

7.  Os ciclos reais são de grande complexidade e
portanto difíceis de analisarem, para
possibilitarem seu entendimento, criamos os
Ciclos Ideais; que são ciclos com complexidade
controlada que nos permite entender como
funciona os Ciclos Reais.

8.  Um modelo idealizado simples
permite que os engenheiros
estudem os efeitos dos
principais parâmetros que
dominam a o ciclo sem se
confundirem com os detalhes.
 Será estudado os ciclos ideais,
porém conservando as
características gerais dos
ciclos reais. Porém, os valores
numéricos obtidos da análise
de um ciclo ideal não são
necessariamente
representativos dos ciclos
reais.

9.  A análise simplificada pode
ser utilizada como ponto
de partida para estudos
mais aprofundados. Porém
precisamos fazer a
interpretação correta dos
resultados.
 As máquinas térmicas tem
a finalidade de converter
energia térmica em
trabalho, e seu
desempenho é expresso
pela eficiência térmica.

10.  O Ciclo de Carnot é quem nos fornece a melhor
eficiência térmica para uma máquina térmica.
 Então; por que não utilizamos o Ciclo de Carnot
como ciclo modelo de todas as máquinas?
 Porque o Ciclo Ideal está relacionado a um
dispositivo específico usado para produzir
trabalho. Esses Ciclos Ideais são internamente
reversíveis, mas não necessariamente
externamente reversíveis, ou seja, podem
envolver transferência de calor com uma
diferença de temperatura finita.

11.  Um Ciclo Ideal terá uma eficiência menor
que a eficiência do Ciclo de Carnot operando
entre as mesmas temperaturas, porém ainda
será maior que eficiência do Ciclo Real.
 Idealizações e simplificações empregadas;
 O ciclo não envolve qualquer atrito.
 Todos os processos de expansão e compressão
ocorrem de forma quase estática.
 Não há transferência de calor ao longo dos
tubos que compõem o sistema.

12.  Desprezar as variações de energia cinética e
potencial do fluido de trabalho é outra
simplificação normalmente utilizada na
análise dos ciclos de potência.
 Essa consideração é válida visto que seus
valores em geral são bastante inferiores aos
demais termos da equação da energia.
 Quando utilizamos bocais e difusores temos
que considerar a variação da energia
cinética, um vez que estes dispositivos foram
desenvolvidos para criarem uma grande
variação de velocidade.

13.  Nos diagramas P-v e T-s, a área delimitada
pelas curvas de processo de um ciclo
representam o trabalho líquido produzido
durante o ciclo e também é equivalente à
transferência líquida de calor do ciclo.

14.  O diagrama T-s é particularmente útil na análise
dos ciclos de potência ideais.
 Um ciclo de potência ideal não envolve nenhuma
irreversibilidade interna, assim, o único efeito
capaz de variar a entropia do fluido de trabalho
durante um processo é a transferência de calor.
 Em um diagrama T-s um processo de
fornecimento de calor acontece na direção do
aumento da entropia, ao passo que um processo
de rejeição de calor acontece na direção da
diminuição da entropia e um processo isentrópico
acontece a uma entropia constante.

15.  No diagrama T-s, a relação entre a área
interna à curva do ciclo e a área sob a cura do
processo de fornecimento de calor representa
a eficiência térmica do ciclo. Toda
modificação que aumenta a razão ente essa
duas áreas também aumentará a eficiência
térmica do ciclo.

16.  O Ciclo de Carnot se baseia em 2 processos
isotérmicos e 2 processos isentrópicos.
 Sua eficiência térmica pode ser definida
somente em função da temperatura. A
eficiência térmica aumenta com o aumento da
temperatura média com a a qual o calor é
fornecido ao sistema, ou com a diminuição da
temperatura média com a qual o calor é
rejeitado pelo sistema.
 Comprove a fórmula;

17.  Lembre-se de estudar no livro, nenhuma nota
de sala substitui o livro didático.