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03. ENERGIA, TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E ANÁLISE GERAL DA ENERGIA Termodinâmica Prof. Eng. Marcelo Silva, M. Sc.

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1 03. ENERGIA, TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA E ANÁLISE GERAL DA ENERGIA Termodinâmica Prof. Eng. Marcelo Silva, M. Sc.

2 INTRODUÇÃO PROF. MARCELO SILVA, M. SC.2

3 INTRODUÇÃO PROF. MARCELO SILVA, M. SC.3

4 INTRODUÇÃO PROF. MARCELO SILVA, M. SC.4

5 INTRODUÇÃO PROF. MARCELO SILVA, M. SC.5

6 INTRODUÇÃO PROF. MARCELO SILVA, M. SC.6

7 INTRODUÇÃO PROF. MARCELO SILVA, M. SC.7

8 BALANÇO DE ENERGIA PROF. MARCELO SILVA, M. SC.8

9 SISTEMAS ESTACIONÁRIOS PROF. MARCELO SILVA, M. SC.9 A maioria dos sistemas encontrados na prática são estacionários, ou seja, não sofrem variação da velocidade (energia cinética) e da altura (energia potencial) durante o processo.

10 EXEMPLO 01 Um tanque rígido contém um fluido quente que é resfriado enquanto é agitado por uma hélice. Incialmente, a energia interna do fluido é de 800 kJ. Durante o processo de resfriamento, o fluido perde 500 kJ de calor, e a hélice realiza 100 kJ de trabalho no fluido. Determine a energia interna final do fluido. Despreze a energia armazenada há hélice. PROF. MARCELO SILVA, M. SC.10

11 EXEMPLO 02 O movimento de uma esfera de aço no semiglobo de raio h mostrado na Figura 2-51 deve ser analisado. Inicialmente, a esfera é mantida na posição mais alta (no ponto A) sendo, em seguida, liberada; Obtenha relações para o balanço de energia da esfera nos casos de movimento sem atrito e real (considerando o atrtio) PROF. MARCELO SILVA, M. SC.11

12 EFICIÊNCIA DA CONVERSÃO DE ENERGIA PROF. MARCELO SILVA, M. SC.12

13 EXEMPLO 03 PROF. MARCELO SILVA, M. SC.13 A eficiência dos fogões afeta a carga térmica do ambiente em que se encontra, uma vez que um fogão ineficiente consome uma quantidade maior de energia para realizar a mesma tarefa, e a energia excedente consumida aparece como calor no ambiente. A eficiência dos fogões abertos é determinada como 73% para as unidades elétricas e 38% para as unidades a gás. Considere um fogão elétrico de 2kW em uma localidade na qual os custos da eletricidade e do gás natural são de $0,09/kwh e $0,55/therm, respectivamente. Determine a taxa de consumo de energia e o custo unitário de energia utilizada pelos fogões elétrico e a gás. Dados: 1 therm = 29,3 kWh

14 EFICIÊNCIA MECÂNICA PROF. MARCELO SILVA, M. SC.14

15 MOTOR E GERADOR PROF. MARCELO SILVA, M. SC.15

16 EFICIÊNCIA ELÉTRICA-MECÂNICA PROF. MARCELO SILVA, M. SC.16

17 EXEMPLO 04 PROF. MARCELO SILVA, M. SC.17 A água de um grande lago deve ser utilizada para gerar eletricidade, por meio da instalação de um conjunto gerador turbina hidráulica em um local onde a profundidade da água é de 50 m. A água deve ser fornecida à razão de 5000 kg/s. Se a potência elétrica gerada medida é de 1862 kW e a eficiência do gerador é de 95%, determine (a) a eficiência global do conjunto gerador-turbina, (b) a eficiência mecânica da turbina e (c) a potência de eixo fornecida pela turbina ao gerador.

18 EXEMPLO 05 Um motor de 60 hp (um motor que fornece 60 hp de potência de eixo em plena carga e eficiência de 89% está desgastado e deve ser substituído por um motor de alta eficiência é de 93,2%. O motor opera 3500 horas por ano em plena carga. Sendo o custo da eletricidade $ 0,08/kWh, determine a quantidade de energia e a economia de custos resultantes da instalação do motor de alta eficiência em vez de um motor padrão. Além disso, determine o período de recuperação do investimento se os preços dos motores padrão e de alta frequência forem $ 4250 e $ 5160, respectivamente. Dado: 745,7 kW = 1 hp. PROF. MARCELO SILVA, M. SC.18

19 EXERCÍCIO 01 PROF. MARCELO SILVA, M. SC.19

20 EXERCÍCIO 02 PROF. MARCELO SILVA, M. SC.20

21 EXERCÍCIO 03 PROF. MARCELO SILVA, M. SC.21


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