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Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Eficiência em Processos Vimos que para um ciclo, no caso um motor térmico, a eficiência.

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1 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Eficiência em Processos Vimos que para um ciclo, no caso um motor térmico, a eficiência é dada por: Entretanto, para um processo a definição de eficiência envolve uma comparação entre o desempenho real do equipamento em questão operando sob certas condições e o desempenho que seria alcançado num processo ideal. Neste ponto, percebe-se que a segunda lei da termodinâmica tem como aplicação preponderante a definição do processo ideal. Metodologia para a avaliação da eficiência de um equipamento que realiza um processo: Reconhecimento das variáveis de projeto Reconhecer o processo ideal correspondente Reconhecer a relação entre a energia oferecida e as irreversibilidades associadas ao processo

2 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Diagrama Entalpia x Entropia (diagrama de Mollier):

3 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Exemplos: 1- Turbina variáveis de projeto: P e, T e e P s processo ideal correspondente: processo adiabático reversível (isentrópico) relação entre a energia oferecida e as irreversibilidades associadas ao processo: O fluido de trabalho fornece a energia e a turbina (V.C.) entrega trabalho líquido positivo; parte da energia do fluido se perde. Assim: trabalho real trabalho que seria realizado num processo reversível adiabático entre o estado de entrada e a pressão de exaustão da turbina

4 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Considera-se um processo em regime permanente, onde podemos desprezar a transferência de calor entre a turbina e a vizinhança, bem como qualquer variação da energia cinética e potencial. Com estas hipóteses, as equações da conservação da massa e a primeira lei para volume de controle levam à seguinte expressão para o trabalho por unidade de massa escoando pela turbina:

5 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP 2- Compressor adiabático variáveis de projeto: P e, T e e P s processo ideal correspondente: processo adiabático reversível (isentrópico) relação entre a energia oferecida e as irreversibilidades associadas ao processo: O compressor (V.C.) recebe trabalho líquido negativo e transfere energia para o fluido de trabalho; parte do trabalho oferecido se perde, i.e., o consumo real de trabalho é maior que o consumo de trabalho num processo isoentrópico equivalente. Assim: Supondo: A 1a lei para V.C. fornece:

6 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP 3- Bocal variáveis de projeto: P e, T e e P s processo ideal correspondente: processo adiabático reversível (isentrópico) relação entre a energia oferecida e as irreversibilidades associadas ao processo: Parte da energia cinética do fluido de trabalho, ao passar pelo bocal (V.C.), é dissipada devido a fricção. Assim: Observe que a eficiência de um dispositivo que envolve um processo (em lugar de um ciclo) envolve a comparação entre o desempenho real e o que seria obtido em um processo ideal relacionado e bem definido

7 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Exemplo 1 Uma turbina a vapor opera em regime permanente com as seguintes condições de entrada: p 1 = 5 bars, T 1 = 320 o C. Não há transferência de calor significativa entre a turbina e a vizinhança, e as variações da energia cinética e potencial entre a entrada e a saída são desprezíveis. Se a eficiência isentrópica da turbina é 75%, determine o trabalho desenvolvido por unidade de massa de vapor escoando pela turbina, em kJ/kg.

8 Prof. Oscar S.H. Mendonza – UFU e Prof. Oscar M. Rodriguez - EESC - USP Exemplo 2 Vapor entra num bocal operando em regime permanente a p 1 = 1,0 MPa e T 1 = 320 o C com uma velocidade de 30 m/s. A pressão e a temperatura na saída são p 2 = 0,3 MPa e T 2 = 180 oC. Não há transferência de calor significativa entre o bocal e a vizinhança, e a variação da energia potencial entre a entrada e a saída é desprezível. Determine a eficiência do bocal.


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