CONCURSO PETROBRAS ENGENHEIRO(A) DE EQUIPAMENTOS JÚNIOR - MECÂNICA ENGENHEIRO(A) JÚNIOR - ÁREA: MECÂNICA PROFISSIONAL JÚNIOR - ENG. MECÂNICA Ciclos de Potência Questões Resolvidas QUESTÕES RETIRADAS DE PROVAS DA BANCA CESGRANRIO Produzido por Exatas Concursos www.exatas.com.br rev.2a
Índice de Questões Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2014/2 Q51 (pág. 3), Q52 (pág. 5), Q53 (pág. 5), Q54 (pág. 6), Q55 (pág. 7). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2012/1 Q45 (pág. 1), Q46 (pág. 8), Q47 (pág. 9), Q48 (pág. 10). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2011 Q51 (pág. 11), Q52 (pág. 12), Q53 (pág. 13), Q54 (pág. 14). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2010/1 Q29 (pág. 15), Q40 (pág. 16), Q45 (pág. 17), Q46 (pág. 18), Q59 (pág. 19). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2006 Q42 (pág. 20), Q43 (pág. 22), Q44 (pág. 23), Q45 (pág. 25). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005 Q36 (pág. 24). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras Biocombustível 2010 Q39 (pág. 26), Q40 (pág. 27), Q41 (pág. 28). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Termoaçu 2008 Q43 (pág. 29), Q44 (pág. 30), Q45 (pág. 31). Prova: Engenheiro(a) de Termelétrica Júnior - Mecânica - Termorio 2009 Q32 (pág. 33), Q33 (pág. 32), Q34 (pág. 33). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - REFAP 2007 Q35 (pág. 34). Prova: Engenheiro(a) Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2012 Q66 (pág. 35). Prova: Engenheiro(a) Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2008 Q33 (pág. 36). Número total de questões resolvidas nesta apostila: 35
Ciclos de Potência Questão 1 45 ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2012/1 ) O gráfico acima representa o diagrama p-v para o ciclo padrão a ar Brayton. Considerando para o ar k = 1,4, o rendimento η desse ciclo é escrito como (A) (B) (C) (D) Resolução: (E) O rendimento de um ciclo termodinâmico é dado por: η = 1 Q L (1) Q H Como os processos de troca de calor são isobáricos, e os calores específicos são considerados constantes, as quantidades de calor trocadas serão dadas por:
Ciclos de Potência www.exatas.com.br 2 Q H = C p (T 3 ) (2) Q L = C p (T 4 ) (3) Substituindo 2 e 3 em 1: ( ) η = 1 C P (T 4 ) C P ( ) = 1 T T 4 1 1 ( ) T 3 1 Como os processos no compressor e na turbina são isentrópicos, valem as seguintes relações: = T 3 T 4 = ( ) k 1 p2 k p 1 ( ) k 1 p3 k Como p 1 = p 4 e p 2 = p 3, obtém-se de 4 e 5 que: p 4 = T 3 T 3 T 4 = T 4 Deste modo, a expressão do rendimento se resume a: η = 1 Utilizando a expressão 4, podemos calcular o rendimento como: η = 1 η = 1 ( 1 η = 1 ( ) 1 ) k 1 p k 2 p 1 (4) (5) Alternativa (C)
Ciclos de Potência www.exatas.com.br 6 Questão 5 ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2014/2 ) Resolução: O ciclo padrão Brayton é composto por quatro processos, sendo dois isobáricos e dois isoentrópicos. O fluido de trabalho desse ciclo está sempre (A) em mudança de fase: de líquido para vapor (B) em mudança de fase: de vapor para líquido (C) na fase líquida (D) na fase vapor (E) no ponto triplo O ciclo padrão Brayton é o ciclo ideal para uma turbina a gás simples. Pode ser aberto, constituído por compressor, turbina e câmara de combustão, ou fechado, que utiliza além da turbina e compressor, 2 processos de transferência de calor. A figura abaixo ilustra o ciclo aberto. Ciclo Brayton Entre 1 e 2 o ar é comprimido por um compressor em um processo isoentrópico, tornando a pressão interna na turbina maior que a externa. Ao passar pela câmara de combustão, o ar se expande devido ao fornecimento de calor a pressão constante (isobárico) pelo processo de combustão. O ar aquecido movimenta a turbina em outro processo isoentrópico (3-4) e finalmente troca calor com o ambiente (processo isobárico). Pode-se observar que durante o ciclo o fluído de trabalho, no caso o ar, não sofre mudança de estado físico e permanece sempre em forma de vapor. Referência: Wilen, Van 2012: Fundamentos da Termodinâmica, 7 a edição. Alternativa (D)