CALIBRAÇÃO DE VOLUME POR EXPANSÃO DE GASES

UNIVERSIDADE TIRADENTES – UNIT

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PETRÓLEO

Fernanda Pereira Marques

Frandescolli Brandalline Santos Oliveira

Jose Diogo de Carvalho Rodrigues

Marcelo Augusto da Silva Felix

CALIBRAÇÃO DE VOLUME POR EXPANSÃO DE GASES

ARACAJU – SE
2016

Fernanda Pereira Marques

Frandescolli Brandalline Santos Oliveira

Jose Diogo de Carvalho Rodrigues

Marcelo Augusto da Silva Felix

CALIBRAÇÃO DE VOLUME POR EXPANSÃO DE GASES

Relatório de prática experimental apresentado á Universidade Tiradentes, como pré-requisito de avaliação parcial da unidade l, da disciplina Termodinâmica; turma N02, ministrada pelo Prof° Claudio Dariva.

ARACAJU-SE

2016

SUMÁRIO

1 – Introdução..................................................................................................................04

2 – Objetivos....................................................................................................................05
3 – Procedimento Experimental......................................................................................05
     3.1 – Materiais...........................................................................................................05
     3.2 – Metodologia......................................................................................................05
4 – Resultados e discussões..................................................................................08,09,10
5-  Registro Fotográfico...................................................................................................11

6 – Conclusão .................................................................................................................12
7- Referencias Bibliográficas .........................................................................................13

1. INTRODUÇÃO

As quantidades de calor e trabalho necessárias para realizar processos industriais são calculadas a partir do conhecimento de propriedades termodinâmicas como a energia interna e a entalpia. Para fluidos, essas propriedades são frequentemente avaliadas a partir de medidas de volume molar como uma função da temperatura e da pressão, fornecendo relações pressão/volume/temperatura (PVT), as quais podem ser expressas matematicamente como equações de estado. A equação com o menor grau de complexidade, PV=RT, fornece o modelo mais simples do comportamento de fluidos, com aplicação prática. Equações de estado também servem para a medição de fluidos e o dimensionamento de vasos e tubulações (SMITH, 2007).

Muitas outras equações de estado foram propostas para gases, mas as equações do tipo virial são as únicas que tem uma firme base na mecânica estática, que fornece significado físico para os coeficientes do tipo virial (B,C,D, etc) (BRITO, E. E. F.).

Equações polinomiais, que são cúbicas no volume molar, apresentam um compromisso entre generalidade e simplicidade, que é adequada a muitas aplicações. As equações cúbicas são, na verdade, as equações mais simples capazes de representar o comportamento tanto de líquidos quanto de vapores (BESLLER, 2004).

Todos os fluidos, quando comparados na mesma temperatura reduzida e na mesma pressão reduzida, têm aproximadamente o mesmo fator de compressibilidade, e todos se desviam do comportamento do gás ideal aproximadamente da mesma forma (SMITH, 2007).

  As propriedades extensivas são dependentes do tamanho do sistema. Consideradas propriedades aditivas, o seu valor é encontrado a partir o somatório de todas as partes do sistema. O volume, portanto, é uma propriedade extensiva, e para encontrar o volume de um sistema deve-se usar a técnica de expansão dos gases. Essa técnica só é possível se a temperatura e a pressão forem determinadas e o gás esteja comprimido em um recipiente de volume conhecido. Quando o gás é expandido para as linhas definidas, acontece a queda da pressão do sistema, com isso é possível então encontrar o volume usando as equações de estado (CASTELLAN 1978).

1. OBJETIVOS

Encontrar o volume de um conjunto de linhas empregando distintas equações de estado: Gás Ideal, Teoria dos Estados Correspondentes e Equações de Estado Cúbicas.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. MATERIAIS:

- Cilindro de volume conhecido; (1)

- Válvulas; (2)

- Conjunto de linhas de volume desconhecido; (3)

- Gás (Dióxido de Carbono – CO2);

- Indicador de Pressão;

- Transdutor de pressão.

Indicador de pressão

[pic 1]

Figura 01:Esquema do sistema utilizado na técnica de expansão dos gases

1. METODOLOGIA:

O sistema proposto consiste em um cilindro conectado a uma tubulação que inicia em seu ponto de descarga com dióxido de cabotino, e um manômetro digital instalado ao longo da linha instrumental, terminando no ponto final da linha com uma válvula de escape.

No primeiro passo é feito a leitura da pressão com a válvula de escape fechada, nesta etapa, a equação de estado correspondente é dada por:

[pic 2]

Onde Vc é o volume do cilindro, Pi é a pressão inicial, Zi é o fator de compressibilidade inicial, Ni é o número de mols inicial, R é a constante dos gases e Ti é a temperatura inicial.

O segundo passo consiste em abrir a válvula do cilindro,  deixando que o gás expanda para as linhas acoplada no cilindro. Então é feita a leitura do valor da pressão final, que deverá ser menor que o valor da pressão inicial , a equação correspondente a esse procedimento é dada por: