Determinação Experimental do Índice Politrópico em um Processo de Compressão

Universidade Federal de Itajubá[pic 1]

UNIFEI

Fenômenos de Transporte

Relatório 3: Determinação Experimental do Índice Politrópico em um Processo de Compressão

Relatório entregue pela aluna Ana Carolina Ribeiro Gonçalves-201600519-turma 12- como requisito parcial para nota da Disciplina EME313P(Fenômenos de Transporte), ministrada pelo Professor Hélcio Francisco Villa Nova.

Itajubá - 2017

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I-INTRODUÇÃO:

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O experimento realizado no Laboratório Hidromecânico DidáticoCientífico (LHDC) da Universidade Federal de Itajubá consiste em realizar medidas de pressão no interior de um reservatório do compressor de ar e a variação de temperatura no cabeçote do compressor devido ao atrito do pistão pistão com a camisa do cilindro. Os compressores são ferramentas fundamentais de qualquer indústria, possuem infinitas finalidades, desde trabalhos pesados até acabamentos, tais como lixadeiras e furadeiras pneumáticas utilizados em marmorarias, e pistolas de pintura utilizados em carros, eletrodomésticos e dentre outros . Pode –se notar que os compressores são ferramentas indispensáveis numa empresa. Tendo a função de aumentar a pressão de um fluido em estado gasoso através da diminuição de seu volume, e consequentemente, o aumento de sua temperatura.

       O usado neste laboratório  é  do  tipo alternativo  no  qual se  utiliza  de  um  sistema biela- manivela  para converter o momento rotativo de um eixo em movimento translacional de um pistão ou êmbolo, assim em cada rotação do acionador o pistão tem um percurso de ida e outro de vinda à direção do cabeçote, estabelecendo um ciclo de operação. O funcionamento desse compressor está intimamente associado ao comportamento de válvulas. Os componentes básicos do compressor são: o virabrequim: que transforma o movimento rotativo de um eixo de um motor elétrico num movimento linear. A cruzeta: que guia o movimento do eixo do pistão. O pistão, normalmente com anéis de vedação .Um cilindro, onde a compressão acontece.E as válvulas de sucção e uma ou mais válvulas de  descarga. Estas válvulas regulam o fluxo de gás que entra e sai do cilindro.

II- DESENVOLVIMENTO:

Os Compressores alternativos em vários estágios possuem vários cilindros com as partes móveis acionadas pelo mesmo eixo, o gás passa sucessivamente pelos diversos cilindros recebendo acréscimos progressivos de pressão. O compressor de dois estágios após o ar ser sugado ele sofre dupla compressão, com isso é um sistema de refrigeração para diminuir a temperatura para a segunda compressão, pois o ar sofre um aumento natural de temperatura após a primeira compressão. As vantagens do uso desses compressores é a redução da potência total   de   compressão,   devido   ao   resfriamento   intermediário,   a   redução   da temperatura de descarga, a redução dos esforços de compressão e o aumento do rendimento volumétrico da instalação.

O procedimento de compressão em múltiplos estágios com resfriamento intermediário é empregado principalmente quando a razão de compressão (P2 / P1) é alta. Nestes casos o fluido na pressão P1 entra no primeiro estágio do compressor ou no primeiro compressor e é removido para um trocador de calor de resfriamento. Neste  a  temperatura  pode  ser  abaixada,  eventualmente  até  a  inicial  T1.  Na sequência o fluido é conduzido a um segundo estágio e assim sucessivamente, até atingir-se a pressão final desejada.

A transformação politrópica é uma transformação que é feita de forma adiabática  (sem  troca  de  calor  com  o  meio),  e  é  representada  pela  seguinte equação:                    

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Onde:

[pic 3]

[pic 4]

Compreensor de dois estágios

Imagens :

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Figura1-Termômetro (erro  1°C)[pic 6]

[pic 7] 

Figura2-Manômetro de Bourdon (erro  0,277 kgf/cm²)[pic 8]

  [pic 9]

              Figura 3- Barômetro tipo do tipo coluna de água (erro  5mmH2O)[pic 10]

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        Figura 4 :O Motor elétrico transfere a rotação da ponta de eixo máxima para o volante do compressor, executando o movimento mecânico nos

pistões.

                                                                                                     

 

[pic 12] 

Figura 5: Cabeçote tipo “ V”

[pic 13]   

Figura 6: Cabeçote  tipo “estrela”

III-MEDIDAS E CALCULOS:

Nº de ensaios	Pressão do reservatório [kgf/cm²]	1º Estágio	2º Estágio
Patm [mmHg]	ΔPA [mmH2O]	P2 [kgf/cm²]	Tamb=T1 [K]	T2 [ºK]	P3 [kgf/cm²]	P4 [kgf/ cm²]	T3 [K]	T4 [K]
1	2	712	35	1	295,65	338,15	1	2,5	331,15	323,15
2	3	712	35	1	295,65	354,15	1	2,75	335,15	328,15
3	4	712	35	1	295,65	357,15	1	3,75	335,15	338,15
4	5	712	35	1,5	295,65	369,15	1,5	5,75	349,15	343,15
5	6	712	35	1,25	295,65	379,15	1,25	6,75	349,15	373,15
6	7	712	35	1,25	295,65	383,15	1,25	8,25	351,15	378,15
7	8	712	35	1,25	295,65	385,15	1,25	9	353,15	383,15
8	9	712	35	1,5	295,65	391,15	1,5	11,5	356,15	403,15
9	10	712	35	1,5	295,65	393,15	1,5	12	355,15	408,15