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Tipologia: Notas de estudo
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PARAE.NGENHARIA
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N.Ch.am. 536.7 M829f.Pv 7.ed.
Ac. 446429
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Este livro c~tá organiE.ado por capítulos e >cçlies, dispo,tas ao longo de cada capítulo_ Consulte o sun1ário da obra par:1 visualizar a sequência de capítulos e ~cções. Os conceitos fundarneniais e as equações associadas no interior de cada seção eslahclecen1 a base para aplicaçõc~ da tcrniodiniírnica na engcnharia, proporcionuda por meio dos excn1plos resolvidos, dos problcinas de final de capítulo e exen.:ício~. e das di~cus ~ôc~ co1Tcspon<lentes. ()s a>suntos destacados e1n hnxc.~ nas seções do livro permitcrn que você explore tcípicos selecionados, de forn1a 1nais detalhada. co1no por excrnplo a di~cussào sobre as propriedades e n~o propriedades. aprcsé°nlad.1 no final da Scçiio! .3.3. Que~tiics contctnporâneas relativas lt tennodlnfunica são apresentadas ao longo do texto a partir de crês tem<JS con1 apresentações dcs1ai.:a- das ctn hoxes temáticos: ENERGIA E MEIO AMBIENTE explor.i tópicos relacionados ao ;iproveitamento c.h: recursos energt:ticos e às questões ambientais na engenharia, conforme pode ser visto na di~cussão sobre veículos hibridos, no final da Seção 2. l .l. BIOCONEXÕES ;ibrange tópi- cos relacionados a aplicações na biornedicina e na bioengenharia, confornte pode ser ohscrvado na discussão que utiliza vulunies de controle para <tbordar os seres vivos e seus órgãos no final da Seção 1.2.2. Os boxes Novos horizontes ~ tratam de tecnologias eniergentes e de que~tõcs instigantes, como a discussão sobre nanotecnologia no final da Seção J .6. ()utras caracteríslicas fundainentais deste livro que facilitarn n seu estudo e contribuem paru o conheci1ncnto incluem:
Exemplos ~ ·São fornecidos nun1erosos exemplos rc~o!vidos comentados que rctracarn a metodologia de solução apresentada na Seção 1.9 e ilustrada no Excn1plo 1.1. Os estudantes são estimulados a examinar esses cxetnp!os, incluindo os comentários que os acompanham. li- Cada exemplo resolvido tennina com urna lista das flubilidades Desenvnlvi<las durante a resolução do exen1plo e com um Teste-Relâm- pago que possibilita uma verificação imediata da compreensão adquirida. _.. Exeinplo~ rnenos fom1ais são apresentados ao longo do texto. Eles iniciam com exe1nplos também devem ser estudados.
Exercícios
li'- POR EXEMPLO (^) e tenninam con1. ..; -<f. Esses
._. Cada capítulo possui um conjnnto de exercícios a serem discntidos sob o título 1 ::! fi'.l #;1414 [.pj 4• lf i l•ti • l if ;1#ij•;:1.\•1 /!;#·(• bj@l!Hâl (!!#!;!•@, que podem ser respondidos individualmente ou em grupo. Eles pennitem que os estudantes aun1enten1 sua compreensão sobre o contclÍdo do texto, estimule1n o desenvolvimento do pensamento crítico e testem sua compreensão. 11- Um grande número de problema.~ de final de capítulo, sob o título 1 )J;!^0 J,J!Aftl·Ftl·if1#1'Q·l!•c@l(•f 0 iif·l:ll!!·l·!·jiil'-iJ-!;f·i3H33:1\f·l;\i·'t. ta1nbém são fornecidos. Estão reunidos logo após o assunto lecionado, confonne a ordem crescente de dificuldade. Estão também classifi- cados em seções, de forma a facilitar o processo de seleção dos problemas de revisão que devem ser resolvidos. As respostas a prob!einas selecionados estão disponíveis no site da LTC Editora para este livro mediante cadastro. li- Uma vez que u1n dos propósitos deste livro é a preparação de estudantes para utilizar a tennodinâ1nica na prática de engenharia, foram incluídas considerações de projeto relacionadas à termodinâmica. Cada capítulo possui um conjunto de problemas reunidos nas seções .. PROJETOS E PROBLEMAS EM ABE.RTO: EXPLORANDO A PRÁTICA DE ENGENHARIA. Esses problemas fornecem oportunidade para desenvolver a criatividade, formular e resolver projetos e problemas e1n aberto, con1 o auxílio da Internet para encontrar infonnaçôes relevantes, fazer julgamentos de engenharia e desenvolver a capacidade de comunicação. Veja, por exemplo, o Problema LIOP, ao final do Capítulo 1.
Outros Estudos de Apoio li- Cada capítulo inicia con1 umu introdução que fornece o contexto de engenharia, descreve o objetivo do capitulo e !i~ta os resultados da aprcndi:r.agcm. .,.. Os capítulos se encerram com as seções para exames.
Jo'-R.ESUMO DO CAPÍTULO E GUIA DE ESTUDOS que fornecem uni ponto de partida para o estudo
Ili'- Para facilitar consultas rápidas. os finais dos capítulos 'possuein também uma lista dos (^) li'- CONCEITOS FUNDAMENTAIS NA ENGENHARIA e das li'- EQUAÇÕES PRINCIPAIS li>- Os termos in1portantes são destacados em negrito nas laterais do texto, próxin1os a sua citação no texto principal. .._ As equações mais importantes são destacadas com uni fundo sombreado, conforme a Eq. 1.8, na Seção J .5 do Capítulo l, por exemplo. ~ Os comentários TOME NOTA... , localizados nas lateriais das páginas, fornecem inforinações instantâneas que elucidam a discussão cni andamento, como pode ser visto na Seção 1.2.3, ou que refinam a metodologia de resolução de problemas, confonne mostram as Seções 1.4. l e 1.7.3. li>- Os símbolos (A..~-· nas laterais das páginas idcntificain animações que reforçam o assunto apresentado naquele ponto. Ess:.is anirnações estão disponíveis 1nediante cadastro no site da LTC Editora. Para obter mais detalhes sohrc as animações, consulte a TOME NOTA ... localizada no final da Seção 1.2.3 do Capítulo J. ' .._ O símbolo 1:... que aparece ao lado da numeração dos problemas de final de capítulo rccornen<la. caso possível, o u~p de programas com- putacionais na solução. li- Para facilitar a consulta rápida. fatores de conversão e constantes irnportantes são apresentados jl1nto à cap;t do livro. .,_ Uma lista de sín1bolos cncontra-~e no final do livro, próxirno à quarta c;ipn.
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PRINCIPIOS DE
À
TERMODINAMICA
PARA ENGENHARIA
REGISTRO: Devolutão J Visto Devolução Visto
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Pv~ <J77;?/
f-i{,oc/ ~ P, X )';_
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PRINCIPIOS DE
A
TERMODINAMICA
PARA ENGENHARIA
SÉTIMA ~DIÇÃO.
Michael j. Moran The Ohio State University
Howard N. Shapiro Wayne State University
Daisie D. Boettner Colonel, U.S. Army
Margaret B. Bailey Rochester Institute ofTechnology
Tradução e Revisão Técnica
Gisele Maria Ribeiro Vieira, D.Se.
(Capítulos 1a7, 9 e lü)
Paulo Pedro Kenedi, D.Se.
Fernando Ribeiro da Silva, D.Se.
Os ;m\C)rcs e a editora cn1pcnharan1-sc para citar adequadamente e dar o devido crédito a todos os detentores dos direitos autor:tis de qualquer material u1ili1~1do neste livro. dispoudo-sc a possiveis acertos caso, inadvertidamente, a identificação de algmn deles tenha sido omitida.
Não é responsabilidade da editord nem dos autores a ocorrência de eventuais perdas ou danos a pessoas ou bens que tenham origem no uso desta publicação.
Apesar dos melhores esforços dos autores, dos tradutores. do editor e dos revisores. é inevitável que surjam em.>s no texto. Assim, são bem-vindas as comunicações de usuários sobre correções ou sugestões referentes ao conteúdo ou ao nível pedagógk:o que auxiliem o aprimoramento de edições futuras. Os comentários dos leitores podem ser encaminh,.dos à LTC- Livros Têcnicos e Científico.~ Editora pelo e-mail ltc@grupogen.con1.br.
FllNDAl\1ENTALS OF ENGINEERINGTHERMODYNAMICS,SEVENTH EDITION Copyright ©201l,2008, 2004, 2000, 1996, 1993, 1988 by John Wiley & Sons, lnc. AH Rights Reservcd. This translation publishcd under license with tlte original publisher John Wiley & Sons Jne. ISBN; 978-0470-91768-
Direitos exclusivos para a língua portuguesa Copyright© 2013 by LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda. Uma editora integrante do GEN 1 Grupo Editorial Nacional
Reservados todos os direitos. É. proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte. sob quaisquer fonnas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na internet ou outros), sem pennissão expressa da editora.
Travessa do Ouvidor, 11 Rio de Janeiro, RJ - CEP 20040- Tels.: 21-3543-0770/ ll-5080- fax: 21-3543- l 1c@g11.1pngen.com.br www.ltceditora.eom.br
Capa: Leonidas Leite lntagem de Capa: Vladi1nirtlrcam., 1 Drcmnstin1c.com Editoração Eletrônica: Edel
CIP-BRASIL. CAT,\LOf;AÇÃO-NA-FONTE
P Princípios de termodinâmica para engenharia/Michael J. Mornn .. fel al.]: tradução Gise!c ivlaria Ribeiro Vieira. P3ulo Pedro Keneúi, Fernando Ribeiro d3 Silva. - Rio de Janeiro: L'fC, 2013. iL: 28 cn Tr3dução de: Fundaincntals of enginccring thcrn1odynamics, 7th ed. Inclui índice ISBN 978-85-216-2212-
vi Prefácio
Cursos para Aplicação
Este livro pode ser adotado por diferentes cursos de graduação, en- tre os quais os de física, quíniica, engenharia mecânica, engenharia química. engenharia de materiais, engenharia elétrica, engenha-
ria civil, engenharia de produção. Pode ser utilizado ta1nbé1n, de fonna mais profunda, en1 alguns cursos de pós-graduação que abor- danl esse conteúdo. Em cursos de graduação em engenharia mecânica, esta obra pode ser utilizada como livro-texto da disciplina 'fermodinâmica e niinistrado en1 uma versão condensada com duração de u1n se- mestre ou em até dois semestres.Além disso, pode servir de apoio a outras disciplinas do curso, entre as quais Sistemas Ténnicos, Máquinas Ténnicas, Refrigeração e Clin1atização.
tC'V" '"
•Agradecimentos
Agradeceinos aos muitos usuários de nossas edições anteriores. distribuídos en1 centenas de universidades e faculdades nos Estados Unidos, no Canadá e em todo o n1undo, que continuam a contribuir para o desenvolvi1nento de nosso texto, por rneio de seus con1entá- rios e críticas construtivas. Os colegas listados a seguir contribuíram para o desenvolvi- niento desta edição. Apreciamos profundatnente as contribuições recebidas:
John Abbitt, University of Florida Ralph Aldredge, University ofCa!ifomia-Davis Leticia Anaya, University of North Texas Kendrick Aung, La mar University Cory Berkland, The University of Kansas Justin Uaronc, Virginia Polytechnic Institute and Statc University Willia1n Bathic, Iowa State Univcrsity Leonard Bcrkowitz, Ca!ifomia Statc Polytcchnic University, Potnona Eugene 1''. Brown, Virginia Polytechnic Institute and State University David 1,. Ernst, Texas Tech University Sebastien Fcve, Iowa State University
Nick Glumac, University of Illinois at Urbana-Champaign Tahcreh S. Hall, Virginia Polytecbnic Institute and State Univcrsity
Timothy J. Jacobs, Texas A&M University Fazal B. Kauser, Califomia State Polytechnic University, Po1nona MinJun Kim, Drexcl University Joseph F. Kn1ec, Purdue University Fcng C. l,ai, University of Oklahoma Kevin Lyons, North Carolina State Univcrsity Pedro Mago, Mississippi State University Raj M. Manglik, University ofCincinnati Thuan Nguyen, California State Polytechnic University, Pomona John Pfotenhauer, University ofWisconsin-Madison Paul Puzinauskas, University of Alabama
Muhamn1ad Mustafizur Rahman, Universicy of South Florida .Jacques C. Richard, Texas A&M University Charles Ritz, Califomia State Polytechnic Univ~rsity, Po1nona Francisco Ruiz, Illinois Institute of Technology Iskender Sahin, Westcm Michigan University Will Schreibcr, University of Alaba1na Enrico Sciubba, University of Rome (ltaly) Tien-Mo Shih, University of Maryland Larry Sobe!, Raythcon Missile Systems Thomas Twardowski, Widener University V. lsmet Ugursal, Da!housie University, Nova Scotia. Angela Violi, University of Michigan
As opiniões expressas neste livro são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente as opiniões dos colabora- dores discriminados na listagem, assim como aqueles provenientes da Ohio State University, da Wayne State University, do Rochester Institute ofTechnology, da Academia Militar, do Departamento do Exército ou do Departamento de Defesa dos Estados Unidos. Da mesma forma reconhecemos os esforços de diversos mem- bros da equipe da editora John Wiley and Sons, lnc. - organização que contribuiu com seus profissionais talentosos e sua energia para esta edição. Aplaudimos o profissionalismo e o comprometimento de todos eles. Continuamos a nos sentir extremamente gratificados pela boa aceitação deste livro em todos esses anos. Nesta edição, tomamos o texto ainda mais eficaz para o ensino da tennodinâmica aplica- da à engenharia e reforçamos consideravelmente a relevância do assunto para os estudantes que moldarão o século XXI. Como sempre, comentários, críticas e sugestões dos leitores serão muito bem-vindos. Michael J. Moran moran.4@osu.edu I1oward N. Shapiro hshapiro@wayne.edu Daisie D. Bocttncr BoettnerD@aol.com Margaret B. Bailey Margaret.Bailey@rit.edu
'
•sumário
1 Conceitos Introdutórios e Definições
i.1 Usando a Termodinâmica 2 1.2 Definindo Sistemas 2 1.2.1 Sistemas Fechados 2
Comportamentos 5
1
i.3.1 Pontos de Visto Macroscópico e Microscópico da
1.3.3 Propriedades Extensivos e Intensivas 6
1.4 Medindo Massa. Comprimento, Tempo e
i.6 Pressão 10 1.6.1 Medidas de Pressão 11
i.7 Temperatura 13
Termodinâmica 17
2 Energia e a Primeira Lei da Ter1nodinâmica 27
2.1 Revendo os Conceitos Mecânicos de Energia 28
2.1.2 Energia Potencial 29
2.:.5 Comentário Final 31
2.2 Ampliando Nosso Conhecimento sobre
2.2.1 Convenção de Sinais e Notação 31
2.2.3 Modelando o Trabalho de Expansão ou Compressão 33 2.2.4 Trabalho de Expansiío ou Compressão em
2.2.5 Trabalho de Expansiío ou Compressão em
2.2.7 Outros Exemplos de Trabalho em Processos em
2.3 Ampliando Nosso Conhecimento sobre
2.4 Transferência de Energia por Calor 40 2.4.1 Convenção de Sinais, Notação e Taxa de Transferência de Calor 40
2.5 Contabilizando a Energia: Balanço de Energia
2.5.1 Aspectos Importantes do Balanço de Energia 44 2.5.2 Utilizando o Balanço de Energia: Processos em
2.5.3 Utilizando o Balanço da Taxa de Energia:
2.5.4 Utilizando o Balanço da Taxa de Energia:
2.6 Análise de Energia para Ciclos 53
2.6.3 Ciclos de Refrigeração e Bomba
2.7 Armazenamento de Energia 56 2.7.1 Visão Geral 56
Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 57
3 Avaliando Propriedades 69
3.1 Conceitos Introdutórios 70 1.i.1 Fase e Substância Pura 70 3.1.2 Definindo o Estado 70
x Sumário
Avaliando Propriedades: Considerações
Gerais 71
3.2 Relação p-v-T 71
3.2.1 Superfície rrv~T 71
3.3 Estudando Mudança de Fase 74
J.5.2 Tabelas de Saturação 79
3.6 Avaliando a Energia Interna Específica e a
Entalpia 81
3.6.2 Obtendo os Valores de ue h 81 3.6.3 Estados de Referência e Valores de Referência 82
3.7 Avaliando Propriedades Utilizando Programas
de Computador 83
3.8 Aplicando o Balanço de Energia Usando
Propriedades Tabeladas e Programas de Computador 84
3.8.2 Utilizando um Programa de
3.9 Apresentando os Calores Específicos
3.10 Avaliando Propriedades de Líquidos e
Sólidos 90 3.10.1 Aproximações para Líquidos Utilizando Dados de Líquido Saturado 90 3.10.2 Modelo de Substância Incompressível 91 3.11 Diagrama Generalizado de Compressibilidade 93 3.11.1 Constante Universo/ dos Gases, R 93
3.11.3 Dados Generalizados de Compressibilidade,
Avaliando Propriedades com o Uso do Modelo de Gás Ideal 97 3.12 Apresentando o Modelo de Gás Ideal 97
:J.12.~. Modelo de Gás Ideal 98 3.12.3 lnterpretaçàa Microscópica 99
3.13 Energia Interna, Entalpia e Calores Específicos de Gases Ideais 99 3.13.1 Relações tlu, tlh, tlcv e CP 99 3.13.2 Utilizando Funções Relativas ao Calor
3.14 Aplicando o Balanço de Energia Utilizando Tabelas de Gás Ideal, Calores Específicos Constantes e Programas de Computador 102
J.14.2 Utilizando Calores Específicos
3.14.3 Utilizando Programas de Computador 105 3.15 Relações de Processos Politrópicos 108 Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 110
4 Análise do Volume de Controle
4.1 Conservação de Massa para um Volume de Controle 126 4.1.1 Desenvolvendo a Balanço da Taxa de Massa 126
4.2 Formas do Balanço de Massa em Termos de Taxa 127 4.2.1 Formulação do Balanço da Taxa de Mossa para Escoamento Unidimensional 127 4.2.2 Formulação do Balanço da Taxa de Massa para Regime Permanente 128 4.2.3 Formulação Integral do Balanço da Taxa de Massa 129 4.3 Aplicações do Balanço da Taxa de Massa 129
4.3.2 Aplicação Dependente do Tempo
4.4 Conservação de Energia para um Volume de Controle 132 4.4.1 Desenvo!Vendo o Balanço da Taxa de Energia para um Volume de Controle 132 4.4.2 Avaliando a Trabalho para um Volume de Controle 133 4.4.3 Formulação de Escoamento Unidimensional do Balanço do Taxa de Energia para uni Volume de
4.4.4 Formulação lnregra/ do Balanço da Taxa de Energia para um Volume de
. '
'
xii StJmário
6.2.2 Valores de Saturação 221 6.2.3 Valores para Líquidos 222 6.2.4 Determinação por Computador 222 6.2.5 Utilizando Gráficos de Entropia 222
6.3 Utilizando as Equações T dS 223
6.4 Variação de Entropia para uma Substância
Incompressível 225
6.5.1 Utilizando Tabelas de Gás Ideal 226
6.5.3 Determinaçiio por Código Computacional 227 6.6 Variação de Entropia em Processos
6.6.1 Área Representativo da Transferência de Calor 228 6.6.2 Aplicação do Ciclo de Carnot 228 6.6.3 Trabalho e Transferência de Calarem um Processo Internamente Reversível de Água 229 6.7 Balanço de Entropia para Sistemas Fechados 230 6.7.1 Interpretando o Balanço de Entropia para um Sistema Fechado 231 6.7.2 Avaliando Geração e Transferência de
6.7.3 Aplicações do Balanço de Entropia para um Sistema Fechado 232 6.7.4 Balanço da Taxa de Entropia para Sistemas Fechados 235
6.8.1 Princípio do Aumento de Entropia 237 6.8.2 Interpretação Estatística da Entropia 239 6.9 Balanço da Taxa de Entropia para Volumes de Controle 240 6.10 Balanços de Taxas para Volumes de Controle em Regime Permanente 241 6.10.1 Volumes de Controle com uma Entrada e uma
6.10.L Aplicações dos Balanços de Taxas a Volumes de Controle em Regime Permanente 242 6.11 Processos lsentrópicos 247 6.11.1 Considerações Gerais 247
G.11.3 Ilustrações: Processos /sentrópicos doAr 249 6.12 Eficiências lsentrópicas de Turbinas, Bocais,
6.12.1 Eficiência lsentrópica de Turbinas 252
6.12.3 Eficiência lsentrópica de Compressores e
6.13 Calor e Trabalho em Processos Internamente
6.13.1 Calor Transferido 258
6.13.3 Trabalho em Processos Politrópicos 259 Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 261
7 Análise da Exergia 281
7.1 Apresentação da Exergia 282 7.2 Conceituação de Exergia 282 7.2.1 Ambiente e Estado Morto 283
7.3 Exergia de um Sistema 284 7.3.1 Aspectos da Exergia 285
7.3.3 Variação de Exergia 288 7.4 Balanço de Exergia para Sistemas Fechados 288 7.4.1 Apresentação de Balanço de Exergia para um Sistema Fechado 288 7.4.2 Balanço da Taxa de Exergia para Sistemas Fechados 292
7.4.4 Balancete de Exergia 294 7.5 Balanço da Taxa de Exergia para Volumes de Controle em Regime Permanente 296 7.5.1 Comparação entre Energia e Exergia para Volumes de Controle em Regime Permanente 297 7.5.2 Avaliação da Destruição de Exergia em Volumes de Controle em Regime Permanente 298 7.5.3 Balancete de Exergia para Volumes de Controle em Regime Permanente 302 7 .6 Eficiência Exergética (Eficiência da Segunda Lei) 305 7.6.1 Adequação do Uso Final à Fonte 305 7.6.2 Eficiências Exergéticas de Componentes Usuais 307 7.6.3 Uso das Eficiências Exergéticas 309 7.7 Termoeconomia 310 7.7.1 Custo 310 7.7.2 Utilizaçiio de Exergia em Projetos 310 7.7.3 Custo da Exergio em um Sistema de Cogeraçõo 312 Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 316
8 Sistemas de Potência a Vapor 335
Sistemas de Potência a Vapor 339
8.1 Introdução às Usinas de Potência a
8.2 O Ciclo de Rankine 342 8.2.1 Modelagem do Ciclo de Rankine 342 8.2.2 Ciclo Ideal de Rankine 344 8.2.3 Efeitos das Pressões da Caldeira e do Condensador no Ciclo de Rankine 348 8.2.4 Principais Perdas e frreversibilidades 349 8.3 Melhoria do Desempenho - Superaquecimento, Reaquecimento e
8.4 Melhoria do Desempenho - Ciclo de Potência a Vapor Regenerativo 358 8.4.1 Aquecedores de Água de Alimentação Abertos 358
Fechados 361 8.4. 3 Aquecedores de Água de Alimentação Múltiplos 363 8.5 Outros Aspectos do Ciclo de Potência a
8.5.1 Fluido de Trabalho 366 8.5.2 Cogeração 367
8.6 Estudo de Caso: Considerações sobre a Exergia de uma Planta de Potência a
Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 375
9 Sistemas de Potência a Gás 389
Considerando Motores de Combustão
9.1 Apresentação da Terminologia do
9.3 Ciclo de Ar-Padrão Diesel 396
Considerando as Instalações de Potência com Turbinas a Gás 402 9.5 Modelando Instalações de Potência com
9.6 Ciclo de Ar-Padrão Brayton 403 '.;.6.1 Calculando as Transferências de Calor e Trabalho Principais 404
Sumário xiii
9.6.2 Ciclo de Ar-Padrão Ideal Brayton 405 9.6.3 Considerando Irreversibilidades e Perdas nas Turbinas a Gás 409 9.7 Turbinas a Gás Regenerativas 412 9.8 Turbinas a Gás Regenerativas com Reaquecimento e Inter-resfriamento 415 9.8.1 Turbinas a Gás com Reaquecimento 415 9.8.2 Compressão com Inter-resfriamento 417 9.8.3 Reaquecimento e Inter-resfriamento 420 9.8.4 Ciclos Ericsson e Stirling 423 9.9 Ciclos Combinados Baseados em Turbinas a Gás 425 9.9.1 Ciclo de Potência Combinado de Turbina o Gás e a Vapor 425 9.9.2 Cogeração 430 9.10 Instalações de Potência com Gaseificação Integrada ao Ciclo Combinado 431 9.11 Turbinas a Gás para Propulsão de Aeronaves 432 Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 450 Considerando o Escoamento Compressível através de Bocais e Difusores 436 9.12 Conceitos Preliminares do Escoamento
9.12.1 Equação da Quantidade de Movimento para Escoamento Permanente
9.12.2 Velocidade do Som e Número de Mach 437 9.12.3 Determinação de Propriedades no Estado de Estagnação 439 9.13 Análise do Escoamento Unidimensional Permanente em Bocais e Difusores 439 9.13.1 Efeitos da Variação de Área em Escoamentos Subsônicos e Supersônicos 439 9.13.2 Efeitos da Pressão a Jusante sobre a Vazão Mássico 441 9.13.3 Escoamento através de um Choque Normal 443 9.14 Escoamento de Gases Ideais com Calores Específicos Constantes em Bocais e
9.14.1 Funçôes de Escoamento fsentrópico 444 9.14.2 Funçôes de Choque Normal 447
1 O Sistemas de Refrigeração e de Bombas de Calor 467
12.4.2 Misturando Gases Ideais 574
Aplicações à Psicrometria 579
12.5 Apresentação dos Princípios da
Psicrometria 579 12.5.1 Arúmido 579 72.5.2 Razão de Mistura, Umidade Relativa, Entalpia de Mistura e Entropia de Mistura 580 12.5.3 Modelando o Ar Úmido em Equilíbrio com a Água Líquida 581 12.5.4 Estimativa da Temperatura de Ponto de Orvalho 582 12.5.5 Estimativa da Razão de Mistura por Meio da Temperatura de Saturação Adiabática 586 12.6 Psicrômetros: Medição das Temperaturas de
12.7 Cartas Psicrométricas 589 12.8 Análise de Processos de Condicionamento de Ar 590 12.8.1 Aplicando Balanços de Massa e de Energia aos Sistemas de Condicionamento deAr 590 12.8.2 Condicionamento de Ar Úmido a Composição Constante 591 12.8.3 Desumidificação 593 12.8.4 Umidificação 597 12.8.5 Resfriamento Evaporativo 599 12.8.6 Mistura Adiabática de Dois Fluxos de Ar Úmido 601 12.9 Torres de Resfriamento 604 Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 606
13 Misturas Reagentes e Combustão 619
Fundamentos da Combustão 620 13.1 Introdução à Combustão 620 i3.1.1 Combustíveis 620 13.1.2 Modelagem de Arde Combustão 621 lJ.1.3 Determinação dos Produtos de Combustão 623 13.1.4 Balanços de Energia e de Entropia para Sistemas Reagentes 626 13.2 Conservação de Energia - Sistemas Reagentes 627 lJ.2.1 Avaliação da Entalpia de Sistemas Reagentes 627 lJ.2.2 Balanços de Energia para Sistemas Reagentes 629 13.2.3 Enta/pia de Combustão e Poderes Caloríficos 635
Sumârio xv
13.3 Determinação da Temperatura Adiabática de Chama 637 t3.3.1 Utilização de Dados Tabelados 638 13.3.2 Utilização de Programa de Computador 638 13.3.3 Comentários Finais 640
13.4.1 Célula de Combustível de Membrana de Troca de Prótons 642 13.4.2 Célula de Combustível de Membrana de Troca de Prótons 643 13.5 Entropia Absoluta e a Terceira lei da Termodinâmica 644
Reagentes 644
Reagentes 645 13.5.3 Avaliação da Função de Gibbs para Sistemas Reagentes 649
Exergia Química 650 13.6 Conceituando a Exergia Química 650 13.6.1 Equações de Trabalho para Exergia Química 652
Casos 653 13.6.3 Comentários Finais 654
13.7.1 Exergia Química·Padrão de um Hidrocarboneto: C 0 Hb 655 13.7.2 Exergia Química-Padrão de Outras Substâncias 657
13.8.1 Calculando a Exergia Total 658 13.8.2 Calculando Eficiências Exergéticas de Sistemas Reagentes 660 Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 663
14 Equilíbrio de Fases e Químico 675
Fundamentos do Equilíbrio 676 14.1 Introduzindo Critérios de Equilíbrio 676 14.1.1 Potencia/ Químico e Equi/ibrio 6n 14.1.2 Estimando Potenciais Químicos 678
Equilíbrio Químico 679 14.2 Equação de Reação de Equilíbrio 679 14.2.1 Caso Introdutório 680 14.2.2 Caso Geral 680
14.3.1 Constante de Equilíbrio para Misturas de Gases Ideais 681
xvi Sumário
14.J.2 Exemplos do Cálculo de Composições de Equilíbrio de Misturas Reagentes de Gases Ideais 683
Soluções 688 14.4 Mais Exemplos da Utilização da Constante de Equilíbrio 689
Chama 689 14.4.2 Equação de van' t Hoff 693 14.4.3 Ionização 693 14.4.4 Reações Simultâneas 695 Equilíbrio de Fases 697
14.5 Equilíbrio entre Duas Fases de uma
Substância Pura 697
14.6 Equilíbrio de Sistemas Multicomponentes e
Multifásicos 698
14.6.1 Potencial Químico e Equi/1ôrio de Fases 698
Resumo do Capítulo e Guia de Estudos 702
Apêndices Tabelas, Figuras e
Índice de Tabelas em Unidades Inglesas 755
Índice 814
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