Uma instalação de potência é baseada no ciclo de Rankine. Sabe-se que a potência útil da instalação vale 700 kJ/kg e que a eficiência térmica é de 25%.

Nessas condições, a quantidade de calor liberada no condensador, em kJ/kg, vale

Suponha que o perfil de temperatura em um elemento combustível no formato de um anel (raio interno = 0,01m e raio externo = 0,10 m) é indicado pela seguinte expressão:

T(r) = -800 ×r² + 64 ×r +100

O ponto de máxima temperatura, em m, é

O elemento combustível de um reator é uma esfera de material fissionável, de raio R, que é envolvida por um revestimento. A fissão nuclear gera energia que pode ser aproximada por !$ u_o^{'''} !$ [W/m³].

A partir dessas informações, verifica-se que a energia interna total gerada no elemento é

A central de potência de um navio está projetada para trabalhar usando vapor a 600 K. Em situações normais, ela precisa receber cerca de 1,5 x W, onde W é a potência útil no eixo. A central utiliza água do mar como refrigerante. Ao atingir determinada região, a temperatura da água do mar atinge 300 K.

Nessa situação, a quantidade mínima de energia que a central deverá receber para manter a potência é

O condensador de uma central de potência baseada no ciclo Rankine recebe vapor d’água (h = 2.700 kJ/kg!$ \cdot !$K). A condensação é feita usando água de rio como de resfriamento (condição na entrada: h = 100 kJ/kg!$ \cdot !$K). As duas correntes se misturam e deixam o condensador na mesma pressão e temperatura (h = 200 kJ/kg!$ \cdot !$K). Suponha que a máxima vazão mássica de água de resfriamento seja 10 kg/s.

Nessa situação, a maior vazão mássica de vapor, em kg/s, desprezando as perdas, será igual a

Considere um reator nuclear, cuja potência gerada seja 1.500 ± 100 MW. O fluido de resfriamento está disponível à temperatura de 150 ºC. Após sair do trocador de calor, sua temperatura é medida, e o valor obtido é 250 ºC, sendo essa temperatura o máximo valor possível, por questões de segurança.

Considerando-se que o calor específico do fluido seja 4000 J/kg!$ \cdot !$K, a vazão mássica (fluxo de massa) mínima do fluido, para evitar acidentes, é, em kg/s, igual a

Considere o elemento combustível cilíndrico, de raio R1, de um reator experimental. Um revestimento, de raio R2, envolve o elemento.

Sabendo-se que a temperatura na interface combustível- revestimento é T1 e que a temperatura na interface revestimento-refrigerante é T2, o perfil de temperaturas no revestimento é

As trocas de calor envolvendo mudança de fase são intensas.

Isso ocorre porque as

Uma instalação a gás suposto perfeito opera segundo o ciclo Brayton. Sua turbina opera com eficiência isentrópica de 80%. Considere a razão !$ {\large {\gamma - 1 \over \gamma}} = 0,25 !$.

Sabendo-se que a temperatura na entrada da turbina é 1.000K, e a razão de pressões é igual a 16, a temperatura real na saída da turbina, em K, é

Uma instalação MHD de potência opera à temperatura máxima de 3.000 K, descarregando o fluido de trabalho a uma temperatura Tm, a ser determinada. Esse fluido é encaminhado a uma segunda instalação, essa convencional, que descarrega o fluido à temperatura de 300 K. Deseja-se que a eficiência das duas centrais seja a mesma, baseada no ciclo de Carnot.

Nessa situação, a temperatura intermediária, Tm, é