Determinação Experimental do Índice Politrópico em um Processo de Compressão
Por: Roseana Martins • 26/4/2017 • Relatório de pesquisa • 1.222 Palavras (5 Páginas) • 855 Visualizações
ESCOLA FEDERAL DE ENGENHARIA DE ITAJUBÁ
Departamento de Mecânica
Ensaio de Laboratório de EME-35 (Fenômenos de Transporte)
Determinação Experimental do Índice Politrópico em um Processo de Compressão( LAB 6)
- Objetivo
Analisar a transformação politrópica que ocorre no compressor de 2 estágios do laboratório de máquinas térmicas. Calcular o valor de n média para ar atmosférico em ambos os estágios, bem como os calores médios através de medições de pressões e de temperatura.
- Teoria
Transformação de estado
Num sistema gasoso as transformações podem ser isométricas (volume constante), isobáricas (pressão constante), isotérmicas (temperatura constante), adiabáticas (sem troca de calor, [pic 1]), ou politrópicas (com o calor específico constante).
O estado de um gás perfeito (ideal ou semi-perfeito) pode ser dado pela expressão:
[pic 2] ou [pic 3] ou [pic 4] (1)
Esta equação relaciona a pressão, o volume específico ou a massa específica e a temperatura de um determinado gás, em função da constante R.
No diagrama de CLAPEYRON (p x v), o estado de um gás é dado por um ponto e as transformações podem ser representadas por linhas conforme se vê abaixo
Fig1. Diagrama de compressão de um gás[pic 5]
As transformações dos gases podem ser interpretadas pela expressão
PVn = constante ou Pvn = constante (2)
Como vemos pela figura 1, n é um índice que pode variar entre 0 e [pic 6].
Fig2. Transformação de estado de gases.[pic 7]
As fórmulas
[pic 8] (3)
[pic 9] (4) [pic 10] (5)
Partindo da equação (4)
- Quando Cn = 0, [pic 11]
A transformação será isoentrópica ( adiabática e reversível)
[pic 12]
Assim sendo [pic 13], o calor específico da transformação é nulo.
- Quando [pic 14]
A transformação será isométrica (volume constante)
[pic 15] ou [pic 16] outra cte.
ou seja, [pic 17]
- Quando [pic 18]
A transformação será isobárica (Pressão cte.)
[pic 19]
- Quando [pic 20], temos que:
[pic 21]
A equação da transformação será [pic 22]
A transformação será isotérmica (temperatura cte)
Pois [pic 23] ou PV = cte
[pic 24]
O índice politrópico (n)
Partindo da equação (3), [pic 25] temos que,
[pic 26] ou [pic 27]
ou [pic 28]
dividindo por [pic 29],
[pic 30]
[pic 31] (6)
Temos ainda, [pic 32] (7)
e [pic 33] (8)
- Procedimento de Teste
- Medir a pressão atmosférica local (Barômetro)
- Ligar o compressor e selecionar uma certa pressão
- Abrir a válvula de saída de ar do compressor e controlar para que haja estabilização do calor da pressão selecionada (entre 5 e 10 kgf/cm2).
- Medir as pressões e temperaturas na entrada e saída do dois estágios.
- De posse destes valores medidos, aplicar as equações (6) e (5) a fim de calcular os valores dos índices politrópicos e respectivos calores liberados.
- Esquema do Ensaio
1o estágio 2o estágio[pic 34]
Compressor de dois estágios
- Tabela1: Valores medidos das variáveis primárias
1o estágio | 2o estágios | |||||||||
No de ensaios | Pressão do reservatório kgf/cm2 | Patm mmHg | [pic 35] mmH20 | P2 kgf/cm2 | Tamb=T1 (ºC) | T2 (ºC) | P3 kgf/cm2 | P4 kgf/cm2 | T3 (ºC) | T4 (ºC) |
1 | ||||||||||
2 | ||||||||||
3 | ||||||||||
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8 | ||||||||||
9 | ||||||||||
10 |
Observações
- Propriedades para o ar:
[pic 36] = 0,24 kcal/kgoC, [pic 37] = 0,17kcal/kgoC, [pic 38], n < kar
- [pic 39] onde [pic 40]= perdas de carga no conduto que leva o ar ao 1o estágio.
- [pic 41] Considerando que não há perda de carga considerável entre 2 e 3
- P4 > Preservatório → pois há perdas distribuídas e localizadas entre os pontos 4 e o reservatório.
- [pic 42] é medido através de um manômetro em tubo U.
- Conclusões
- Avaliar seus resultados em vista de análise feita acima. Os resultados são satisfatórios ou insatisfatórios?
- Sugerir refinamentos ao experimento.
- Referências
- Citar todas as refer6encias utilizadas para a redação do relatório utilizando o modelo abaixo.
Van Wylen, G. J. e Sonntag, R. E., 1985, Fundamentals of Classical Thermodynamics, John Wiley & Sons, Terceira edição.
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