QUESTÃO 31

Com relação aos ciclos motores a vapor, existem diversas formas pelas quais um ciclo real se afasta de um ciclo ideal. As perdas mais importantes são devidas à turbina, à(s) bomba(s), às tubulações e ao condensador. Com relação a essas perdas, assinale a opção correta.
(A) O trabalho da turbina é o principal valor do denominador da expressão para o cálculo do rendimento térmico do ciclo.
(B) O aumento de pressão, provocado pelo atrito, e a transferência de calor ao ambiente são as perdas mais importantes nas tubulações.
(C) O efeito do atrito do fluido no interior das tubulações provoca uma diminuição de entropia.
(D) Uma das perdas no condensador é o resfriamento abaixo da temperatura de saturação do fluido de trabalho que deixa o condensador.
(E) As perdas na turbina associadas ao escoamento do fluido de trabalho pelos canais e palhetas da turbina são despreziveis.

Passo 1

O enunciado trata dos desvios de um ciclo motor a vapor real em relação ao ciclo ideal, destacando perdas na turbina, na(s) bomba(s), nas tubulações e no condensador. Precisamos analisar cada alternativa à luz dos princípios da termodinâmica e do comportamento do fluido de trabalho nesses componentes.

Passo 2

A alternativa (A) afirma que “o trabalho da turbina é o principal valor do denominador da expressão para o cálculo do rendimento térmico do ciclo”. O rendimento térmico de um ciclo a vapor é
\eta = \frac{W_{\text{líquido}}}{Q_{\text{in}}}í
onde W_{\text{líquido}}=W_{\text{turbina}}-W_{\text{bomba}}í e o denominador é o calor de aquecimento Q_{\text{in}}. Logo, o principal valor do denominador não é o trabalho da turbina, mas sim Q_{\text{in}}. Portanto, (A) está incorreta.

Passo 3

A alternativa (B) diz que “o aumento de pressão, provocado pelo atrito, e a transferência de calor ao ambiente são as perdas mais importantes nas tubulações”. Na realidade, o atrito nas tubulações causa queda de pressão, não aumento, e também perdas de calor para o ambiente. Como a afirmação trata erroneamente de “aumento de pressão”, (B) está incorreta.

Passo 4

A alternativa (C) afirma que “o efeito do atrito do fluido no interior das tubulações provoca uma diminuição de entropia”. Contudo, atrito é um processo irreversível que gera produção de entropia, ou seja, provoca aumento de entropia \Delta s>0. Logo, (C) está incorreta.

Passo 5

A alternativa (D) afirma que “uma das perdas no condensador é o resfriamento abaixo da temperatura de saturação do fluido de trabalho que deixa o condensador”. De fato, se o fluido for resfriado para além do ponto de saturação (subresfriamento), aumenta-se o calor rejeitado Q_{\text{out}} sem benefício ao ciclo, reduzindo o rendimento. Essa subresfriamento é uma perda real no condensador. Portanto, (D) está correta.

Passo 6

A alternativa (E) diz que “as perdas na turbina associadas ao escoamento do fluido de trabalho pelos canais e palhetas da turbina são desprezíveis”. Na prática, essas perdas de atrito e separação de fluxo na turbina são significativas e afetam muito o rendimento isentrópico. Assim, (E) também está incorreta.

Resposta

(D) Uma das perdas no condensador é o resfriamento abaixo da temperatura de saturação do fluido de trabalho que deixa o condensador.

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