Turbinas a vapor que usam tanto vapor saturado seco quanto vapor superaquecido operam segundo o ciclo de Rankine. A esse respeito, julgue os próximos itens.
Quanto maior for o grau de superaquecimento do vapor, mais o ciclo de Rankine se aproxima do ciclo de Carnot, o que melhora o rendimento.
Turbinas a vapor que usam tanto vapor saturado seco quanto vapor superaquecido operam segundo o ciclo de Rankine. A esse respeito, julgue os próximos itens.
O vapor superaquecido dispensa o uso de condensador. O rendimento aumenta devido ao aumento da temperatura média na qual o calor é rejeitado.
Com relação a máquinas de fluxo, julgue os itens subsequentes.
Considerando-se o ciclo de Brayton ideal, não há, em uma turbina a gás, variação da quantidade de entropia do gás no compressor e na turbina.
O diâmetro das turbinas de um equipamento mede 160 cm.
Se a turbina gira a uma velocidade de 3600 rpm, a velocidade das pontas das pás é, em m/s, aproximadamente, igual a:
Julgue o item seguinte, referentes a procedimentos e processos utilizados no desenvolvimento de instalações hidráulicas.
As turbinas hidráulicas dividem-se em diversos tipos, sendo quatro tipos principais: Pelton, Francis, Kaplan, Bulbo. Cada um desses tipos é adaptado para funcionar em usinas com uma determinada faixa de altura de queda e vazão. As vazões volumétricas podem ser igualmente grandes em qualquer uma delas mas a potência será proporcional ao produto da queda e da vazão volumétrica. As turbinas dos tipos Pelton, Francis, Kaplan e Bulbo são adequadas para operar, respectivamente, em quedas: de 350 m até 1.100 m; de 40 m até 400 m; de até 60 m; abaixo de 20 m.
Acerca dos materiais comumente utilizados na construção
mecânica, julgue os itens subsequentes.
As superligas à base de Ni, empregadas na fabricação de componentes de turbinas a gás que operam em temperaturas entre 700 o C e 1.300 o C, têm como características principais: elevada resistência mecânica, resistência ao calor e elevada resistência à corrosão.
Os geradores elétricos são máquinas que transformam uma forma de energia, por exemplo, mecânica, hidráulica, química, etc., em energia elétrica. Eles podem ser combinados em série ou em paralelo para atender a uma necessidade específica. Na associação em série,
Dentre os diagramas Pressão – Velocidade apresentados a seguir, aquele que corresponde a uma turbina a vapor com escalonamento de pressão (turbina Rateau) é
Um trocador de calor casco e tubo deve ser construído para aquecer a água que irá alimentar uma caldeira. O líquido frio é água proveniente da central de utilidades da indústria. O trocador de calor opera em contracorrente e contém tubos de aço-carbono, com diâmetros interno e externo iguais a 2,0 cm e 2,5 cm, respectivamente. A água fria escoa pelo interior dos tubos a uma velocidade de 0,5 m/s, entrando a 30 °C e saindo a 50 °C, enquanto a água quente entra a 80 °C. As taxas mássicas da água fria e da água quente que alimentam o trocador de calor são 15 kg. s-1 e 30 kg. s-1 , respectivamente. O coeficiente global de transferência de calor, baseado na área externa, é 250 W. m-2. K-1 .
Considere a massa específica e o calor específico da água iguais a 1.000 kg. m-3 e 4.200 J. kg-1. K-1 , respectivamente, independentemente da temperatura. Aproxime o valor π para 3 e considere o fator de correção da MLDT como igual a 1,0.
Dados: 1/ln(0,95) = −19,5; 1/ln(0,85) = −6,2;
1/ln(0,75) = −3,5; 1/ln(0,65) = −2,3.
Se o comprimento máximo do tubo for 2,4 metros, qual é o número de passagens por tubo?
As turbinas a vapor de vários conjuntos de pás no mesmo eixo, conforme o modo de disposição dos estágios, são classificadas como turbinas de estágios de:
A cogeração de energia pode ser definida como a
O protótipo de uma turbina hidráulica foi projetado para fornecer, na rotação de 85 rpm, uma potência igual a 85 MW quando a altura de queda for igual a 24 m. Considerando esse protótipo, julgue os itens seguintes.
É correto afirmar que o referido protótipo é típico de uma turbina hidráulica radial.
O protótipo de uma turbina hidráulica foi projetado para fornecer, na rotação de 85 rpm, uma potência igual a 85 MW quando a altura de queda for igual a 24 m. Considerando esse protótipo, julgue o item seguinte.
O protótipo de uma turbina hidráulica foi projetado para fornecer, na rotação de 85 rpm, uma potência igual a 85 MW quando a altura de queda for igual a 24 m. Considerando esse protótipo, julgue os itens seguintes.
Um modelo de turbina semelhante ao protótipo citado fornecerá uma potência igual a 360 kW na rotação de 3.600 rpm, quando a altura de queda for igual a 54 m.A turbina a vapor, equipamento que aproveita a energia calorífica do vapor e a transforma em energia mecânica, é eficiente quando utilizada em condições de projeto. Acoplada a um gerador, a turbina pode transformar essa energia mecânica em energia elétrica, limitada à geração de potências de, no máximo, 1.000 kW.
Com relação aos ciclos termodinâmicos, às máquinas térmicas de
fluxo e volumétricas e às máquinas de combustão interna, julgue os
itens de 21 a 25.
O output de potência específica (potência extraível por unidade de vazão) de uma turbina a gás, fundamental no dimensionamento, no caso de ciclo Brayton ideal, depende unicamente da razão de compressão, assim como a eficiência.
Com relação aos ciclos termodinâmicos, às máquinas térmicas de
fluxo e volumétricas e às máquinas de combustão interna, julgue os
itens de 21 a 25.
Em uma turbina a gás que funciona com base em um ciclo de Brayton ideal, o reaquecimento aumenta tanto a potência de saída específica (potência útil por unidade de vazão, W) como a eficiência.
Dentre outras aplicações das turbinas a vapor, cita-se o seu uso no acionamento de geradores elétricos, onde a obtenção do vapor pode ser realizada por intermédio de uma caldeira que queima vários tipos de combustíveis ou por um reator atômico. Nas turbinas a vapor existem as palhetas móveis que giram e as palhetas fixas sendo que estas últimas acham-se presas:
A aplicação das turbinas a gás podem ser realizadas de formas distintas como, por exemplo, utilizando diretamente o trabalho da árvore como é o caso do acionamento de geradores elétricos. Outra aplicação é aquela em que se utiliza tanto o trabalho da árvore como da força de reação dos gases de escape. Nesse último caso a turbina é utilizada em:
O ciclo-padrão de ar Brayton é o ciclo ideal para uma máquina térmica de ciclo aberto que utiliza um processo de combustão interna ou de ciclo fechado que utiliza processos de troca de calor. Pode-se, então, concluir, que essa máquina térmica é um exemplo de:
Para o caso de uma turbina Pelton, devido à sua rotação ser elevada, sua potência pode ser calculada como N = ρ Aj Vj (Vj – Vs) (1 – cos(θ)) Vs, onde ρ = a densidade do fluido de trabalho, Aj = área do jato, Vs = ω R velocidade tangencial da “pá" da turbina, Vj = velocidade do jato e θ = o ângulo da velocidade com que o jato deixa a “pá".
A potência de jato é Nj = (ρ Aj Vj3 )/2 e o rendimento obtido pela razão (N / Nj ) = η = (2 (Vj – Vs) Vs (1 – cos(?)) / Vj 2 .
Determine o rendimento máximo η máx da turbina Pelton em função do ângulo da velocidade de saída do jato. Em seguida, marque a alternativa que exibe a expressão do rendimento máximo.
O aproveitamento da energia eólica depende da existência de sítios com densidades de potência eólica suficientes para geração de energia elétrica. Tendo em vista que em determinado lugar os ventos atinjam velocidades de 3 m/s a uma altitude de 50 m acima do nível do solo, onde a densidade do ar é igual a 1,2 kg/m3 , julgue os itens subsequentes.
A máxima potência de uma turbina eólica instalada no local será de 16,2 W/m2 .
Em relação à classificação e aos ciclos de potência que utilizam turbinas a vapor, julgue os itens que se seguem.
O ciclo termodinâmico de Brayton é utilizado na análise da geração de potência por meio de turbina a vapor.
Em relação à classificação e aos ciclos de potência que utilizam turbinas a vapor, julgue os itens que se seguem.
Em um ciclo ideal de turbina a vapor, a geração de potência ocorre em um processo de expansão à entropia constante desde o estado de vapor de água saturado, na entrada da turbina, até o estado de mistura vapor/líquido, na saída da turbina.
Em relação à classificação e aos ciclos de potência que utilizam turbinas a vapor, julgue os itens que se seguem.
Em um ciclo de turbina a vapor ideal, o rendimento é máximo, pois, em condições ideais, a única entrada de energia requerida é a necessária ao bombeamento do condensado para que circule o fluido de trabalho, de modo a elevar sua pressão.
Em relação à classificação e aos ciclos de potência que utilizam turbinas a vapor, julgue os itens que se seguem.
Uma turbina a vapor será classificada como turbina de condensação — indicada para baixas potências — quando ocorre a formação de condensado no interior da turbina, ou como turbina de contrapressão, quando o vapor de descarga apresenta pressão inferior à pressão atmosférica.
Turbinas de impulsão de um estágio apresentam alta velocidade das lâminas, o que pode vir a ser um inconveniente para determinado projeto.
Para redução da velocidade são empregadas várias turbinas de um estágio, dispostas em série, onde a(o)
As vantagens do uso de uma Turbina a Gás em relação ao Motor a Pistão estão relacionadas nas alternativas a seguir, exceto pela alternativa:
Nas turbinas de ação, o jato de vapor incide diretamente sobre as palhetas. Tais turbinas são constituídas de bocais fixos onde o vapor, ao passar,
Na fabricação de turbinas a jato, utilizam-se, preferencialmente,
As turbinas hidráulicas, nas quais os rotores trabalham totalmente submersos no fluido, são conhecidas como turbinas de
Nas turbinas a gás, os estágios de ação de pressão e os estágios de ação de velocidade são também conhecidos, respectivamente, como estágios
No cálculo da potência de uma bomba e de uma turbina verifica-se que:
Assinale a opção que apresenta a classificação das turbinas a vapor conforme o modo de atuação do vapor no rotor.
Assinale a opção que apresenta três componentes principais de unidades geradoras de vapor.
Com relação aos componentes de sistemas de vapor, é correto afirmar que os purgadores
Segundo a classificação, o único tipo de purgador de vapor que age por diferença de densidades é
Em relação ao modo de atuação do vapor no rotor, as turbinas a vapor são classificadas em turbinas
Considere um ciclo padrão a ar com os seguintes processsos:
1 - 2 compressão isoentrópica;
2 - 3 aquecimento isobárico;
3 - 4 expansão isoentrópica;
4 - 1 resfriamento isobárico.
Assinale a opção que apresenta a aplicação ideal para o
ciclo acima.
Em relação à classificação das turbinas a vapor, assinale a opção correta.
Após a leitura do enunciado apresentado a seguir, identifique a afirmação correta:
As turbinas hidráulicas mais comuns em usinas hidrelétricas por sua flexibilidade e eficiência, cujo rotor geralmente tem entre 1 e 10 m de diâmetro e que são usadas com quedas de água de 10 até 650 m, a velocidades de 80 a 1000 rpm; e que sua potência varia de menos de 10 a 750 MWs. É conhecida como turbina:
Os purgadores de vapor são dispositivos automáticos que separam e eliminam o condensado formado nas tubulações de vapor e nos aparelhos de aquecimento, sem deixar escapar o vapor. Sobre o motivo da remoção do condensado, assinale a opção INCORRETA.
Com relação aos equipamentos e sistemas mecânicos, assinale a opção correta .
Relacione os componentes de uma turbina a vapor com suas respectivas funções.
1. Estator
2. Expansor
3. Rotor
( ) Transforma a energia potencial do vapor em energia cinética por meio dos distribuidores.
( ) Orienta o jato de vapor sobre as palhetas móveis.
( ) Transforma a energia cinética do vapor em trabalho mecânico por meio dos receptores fixos.
Assinale a opção que indica a relação correta, de cima para baixo.
Em um processo industrial, uma caldeira gera vapor saturado com entalpia de 1400 kJ/kg e esse vapor é injetado em uma turbina de condensação de baixa pressão para geração de energia elétrica.
Após a passagem pela turbina, o vapor, com entalpia de 1200 kJ/kg, segue para um condensador com entalpia de 100 kJ/kg. Em seguida, o fluido condensado é bombeado para a caldeira com entalpia de 150 kJ/kg.
Considerando que o ciclo termodinâmico é ideal, a eficiência térmica do processo é de
Sobre os tipos de turbinas a vapor, analise as afirmativas a seguir.
I. As turbinas de estágio único são obrigatoriamente turbinas de ação, pois utilizam apenas o estágio do tipo Curtis.
II. O estágio Rateau corresponde ao estágio de velocidade em uma turbina de ação.
III. As turbinas de reação possuem estágio do tipo Parsons e compreendem um disco de palhetas móvel e um disco de palhetas estacionário.
Assinale:
O título de vapor que deixa a turbina de um ciclo de Rankine aumenta com o(a)
A respeito de tubulações, válvulas e acessórios utilizados na indústria de alimentos, julgue o seguinte item.
Para escolher corretamente um tubo aplicável à indústria de
alimentos, basta conhecer a vazão e a velocidade do fluido a
ser conduzido.
Com relação aos equipamentos de geração de vapor, julgue o item a seguir.
Nas caldeiras flamotubulares, a água a ser vaporizada circula
pelos tubos, ao passo que os produtos de combustão circulam
pelo exterior deles.
Com relação aos equipamentos de geração de vapor, julgue o item a seguir.
As caldeiras podem ser classificadas, no que tange à sua forma
construtiva, em flamotubulares e aquatubulares.
Com relação aos equipamentos de geração de vapor, julgue o item a seguir.
As caldeiras flamotubulares requerem tratamento químico
menos rigoroso no que se refere à quantidade de sais na água
que as caldeiras aquatubulares.
Turbinas a vapor são equipamentos acionadores cuja função é transformar a energia térmica em energia mecânica.
Sobre os estágios de funcionamento desses tipos de turbinas, é correto afirmar que:
O reaquecimento em uma turbina a gás
Julgue o item, acerca das características de funcionamentos das turbinas hidráulicas.
A seleção do tipo de turbina para uma aplicação pode ser feita
pela rotação específica, que é o número de rotações por minuto
que uma turbina desenvolve funcionando sob vazão e potência
unitária para a carga hidráulica disponível.
Julgue o item a seguir, acerca dos processos e conceitos relacionados aos ciclos de turbinas a vapor.
Em um ciclo a vapor de geração de potência, a eficiência
térmica do ciclo pode ser aumentada pela diminuição da
pressão no condensador, desde que a temperatura de saturação
nesse dispositivo mantenha-se acima da temperatura do meio
para o qual o condensador dispense calor.
Julgue o item a seguir, acerca dos processos e conceitos relacionados aos ciclos de turbinas a vapor.
Em um ciclo combinado de turbina a gás e turbina a vapor, a
caldeira do ciclo a vapor é substituída por um trocador de calor
que transfere energia dos gases de exaustão de uma ou mais
turbinas a gás para a substância de trabalho do ciclo Rankine.
Julgue o item a seguir, acerca dos processos e conceitos relacionados aos ciclos de turbinas a vapor.
Considerando que um processo de expansão através de uma
turbina a vapor ocorra entre as pressões P1 e P2, que o estado
inicial seja de vapor superaquecido e que o estado final seja
uma mistura de líquido e vapor saturados, então, se o estado
inicial e a pressão final forem os mesmos, as irreversibilidades
associadas a um processo real em uma turbina contribuirão
para a elevação do título da mistura ao final da expansão, em
relação a um processo isoentrópico que ocorreria em uma
turbina ideal.
O coeficiente de transferência de calor presente na equação que corresponde à lei do resfriamento de Newton não é uma propriedade termodinâmica.
Esse coeficiente é um parâmetro
Vapor d´água é admitido em uma turbina operando em regime permanente com uma vazão mássica de 2 kg/s. As variações das energias potencial e cinética entre a entrada e a saída da turbina podem ser desprezadas. A taxa de transferência de calor entre a turbina e a vizinhança é de - 50 kW.
Considerando-se que a entalpia na entrada é dada por 3.000 kJ/kg e na saída por 2.250 kJ/kg, a potência, em kW, desenvolvida pela turbina é
Turbinas são máquinas presentes em inúmeras aplicações da indústria de petróleo, como nas unidades baseadas no ciclo Rankine e suas derivações, por exemplo.
Dentre os vários tipos de turbina a vapor, observa-se que nas
Turbinas a vapor são máquinas motrizes amplamente utilizadas em ciclos de potência, sendo parte presente nos ciclos Rankine. Em relação às turbinas a vapor, considere as afirmativas a seguir:
I - Em turbinas de reação, a pressão de vapor na entrada dos canais formados pelas palhetas é menor ou igual à pressão na saída.
II - Nas turbinas de ação, o vapor é parcialmente expandido em uma ou mais boquilhas fi xas, antes de atingir as pás do rotor.
III - O expansor é um órgão essencial, pois é onde a energia de pressão do vapor se transforma em energia cinética.
É correto o que se afirma APENAS em:
Uma turbina a vapor apresenta uma série de vantagens, exceto:
Verificou-se que uma turbina Francis desenvolvia a potência de 5 cv girando a 360 RPM sob uma altura de queda de 2,0 m. Assinale a alternativa que apresenta a rotação e a potência de eixo de uma turbina semelhante cinco vezes maior, funcionando sob uma altura de queda de 5,80 m.
(Considere os rendimentos iguais)
Com relação à regulação primária de velocidade e tensão, considere as seguintes afirmativas:
1. A função básica da regulação primária (ou controle primário de velocidade) é controlar a potência mecânica da turbina acoplada ao rotor do gerador, através de um regulador de velocidade, de modo a manter o equilíbrio entre geração e carga.
2. A resposta do gerador depende da característica de estatismo do regulador de tensão, de modo que o gerador deve ter condições de aumentar ou reduzir sua geração.
3. O controle primário de frequência é um serviço auxiliar de controle de velocidade das unidades geradoras, realizado por meio de reguladores automáticos de velocidade, sendo que, para esse serviço, está associada a provisão de reserva de potência primária, também definida como um serviço auxiliar.
Assinale a alternativa correta.
Com relação às pás do rotor, as turbinas de hélice e as turbinas Kaplan são máquinas axiais que habitualmente possuem pás
Os principais componentes de uma turbina Kaplan, além do rotor, são:
A pressão de vapor é normalmente indicada nas cartas psicrométricas e corresponde à pressão reinante sobre a água numa determinada temperatura, abaixo da qual a água entra em um processo de
Em caso de aumento da temperatura ambiente e de limitação da turbina, a tendência é a (o):
Observe o texto. “Temperatura dos Gases de Exaustão” é mais conhecida por EGT (Exhaust Gases Temperature) ou TGT (Tail Gases Temperature ou temperatura dos gases no duto de exaustão). É considerada uma das grandezas __________ no sistema de controle de uma turbina, pois em caso de valores não elevados em operação, ___________ pode(m) ser causados na turbina”:
O superaquecimento do vapor na entrada da turbina em um ciclo de Rankine é obtido pela(o):
A água abrandada, ou seja, tratada para a retirada do Ca e Mg, é usada em sistema de
Julgue o item subseqüente com relação à instalação adequada de um sistema de geração de vapor.
Um sistema de geração de energia opera entre duas fontes térmicas cujas temperaturas são 2000 K e 400 K. O sistema recebe 1200 kJ da fonte quente e rejeita 1020 kJ para a fonte fria, produzindo 180 kJ de trabalho. Com base nestes dados, afirma-se, corretamente, que o sistema proposto:
Compressores e turbinas são utilizados em meios de transporte, na indústria, em usinas e muitas outras aplicações. Analise as afirmativas abaixo e dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).
( ) Uma turbina é um dispositivo que desenvolve potência em função da passagem de um gás ou líquido escoando através de uma série de pás colocadas em um eixo que está livre para girar.
( ) Na modelagem de turbinas a vapor e a gás, a energia potencial líquida da matéria em escoamento normalmente é desprezível.
( ) Compressores são dispositivos nos quais o trabalho é realizado sobre a substância em escoamento ao longo dos mesmos, de modo a mudar o estado da substância, aumentar a pressão e/ou a elevação.
( ) São tipos de compressores: Alternativo, Fluxo axial, Centrífugo e de Lóbulo.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo.
Em uma UHE, a turbina Kaplan tem potência de 54,8 MW, a altura de queda
disponível é de 46 m. As características construtivas da turbina são: rotação = 143,2 rpm,
Dexterno = 3,80 m, Dinterno = 1,80 m, rendimento hidráulico = 0,96, rendimento volumétrico 0,98
e rendimento mecânico 0,90.
Para o problema apresentado na questão anterior, calcule a velocidade tangencial exterior.