O documento apresenta 8 exemplos de problemas de engenharia de produção mecânica envolvendo processos termodinâmicos como turbinas, compressores e condensadores. Os problemas cobrem tópicos como cálculo de temperatura, pressão, vazão e potência em processos como expansão, compressão e mistura de fluidos como vapor d'água, refrigerantes e ar.

1. CEUNSP – INSEAD
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO MECÂNICA
TERMODINÂMICA II
PROF.: BERNARDINO PEREIRA NETO
EXEMPLOS – 2
1.2 – Vapor d'água entra em uma turbina adiabática a 8 MPa e 480 oC com uma vazão em massa de 3
kg/s e sai a 20 kPa. Se a potência desenvolvida pela turbina for de 2,5 MW, determine a temperatura
do vapor na saída da turbina. Despreze as variações de energia cinética e de energia potencial.
2.2 – Refrigerante-134a entra em um compressor adiabático como vapor saturado a – 24 oC e sai a
0,80 MPa e 60 oC. A vazão em massa do refrigerante é de 1,20 kg/s. Desprezando as variações de
energia cinética e de energia potencial, determine (a) a potência consumida pelo compressor; (b) a
vazão volumétrica do refrigerante na entrada do compressor; (c) a vazão volumétrica do refrigerante na
saída do compressor.
3.2 – Ar entra em um compressor a 100 kPa e 25 oC e a uma velocidade muito baixa e sai a 1 MPa e
347 oC com uma velocidade de 90 m/s. O compressor é resfriado a uma taxa de 1500 kJ/min e a
potência consumida por ele é de 250 kW. Desprezando a variação de energia potencial, determine a
vazão em massa do ar através do compressor.
4.2 – Refrigerante-134a é estrangulado, em uma válvula de expansão termostática, do estado de
líquido saturado a 700 kPa até a pressão de 160 kPa. Determine (a) a queda de temperatura durante o
processo; (b) o volume específico do refrigerante na saída da válvula.
5.2 – Água a 300 kPa e 20 oC é aquecida em uma câmara de mistura por meio de uma corrente de
vapor a 300 kPa e 300 oC. A água fria entra na câmara a uma taxa de 1,80 kg/s. Se a mistura sair da
câmara a 60 oC e 300 kPa, determine a vazão em massa de vapor necessária. Despreze as variações
de energia cinética e de energia potencial bem como a perda de calor para a vizinhança.
6.2 – Refrigerante-134a a 1 MPa e 90 oC deve ser resfriado por ar, em um condensador de um sistema
frigorífico, até 1 MPa e 30 oC. O ar entra no condensador a 100 kPa e 300 K com uma vazão
volumétrica de 600 m3/min e sai a 95 kPa e 330 K. Desprezando as variações de energia cinética e de
energia potencial bem como a perda de calor do condensador para a vizinhança, determine a vazão em
massa do refrigerante.
7.2 – Refrigerante-134a entra em um condensador frigorífico resfriado a água a 700 kPa e 70 oC com
uma vazão em massa de 8 kg/min e sai na forma de líquido saturado à mesma pressão. A água de
resfriamento entra no condensador a 300 kPa e 15 oC e sai a 25 oC à mesma pressão. Determine a
vazão em massa da água de resfriamento necessária para resfriar o refrigerante.
8.2 – Um compressor de ar adiabático é acionado por acoplamento direto com uma turbina a vapor
adiabática a qual também aciona um gerador de energia elétrica. O vapor d'água entra na turbina a
12 MPa e 520 oC a uma taxa de 25 kg/s e sai a 10 kPa e título de 92%. O ar entra no compressor a
98 kPa e 295 K à taxa de 10 kg/s e sai a 1 MPa e 620 K. Determine a potência líquida fornecida ao
gerador pela turbina.
19/08/2008