Introdução ao estudo de transfência de calor

MÁQUINAS TÉRMICAS

Trabalho de Máquinas Térmicas apresentadas ao Centro Universitário Anhanguera de São Paulo para conclusão da Disciplina de Máquinas Térmicas sob orientação do Prof. Álvaro.

Bruno Valter Picaglie RA: 1150397609

Exdason Alves da silva R.A: 1129360468

Felipe Megias Sales R.A: 1129332176

Inaldo Mendes R.A: 1135321297

Leonardo Leite do Santos Junior RA: 2505063659

Rafael Lima de Jesus RA: 1191431059

São Paulo

2014

RESUMO

LISTA DE FIGURAS

Figura 1...........................................................................................................................................Pg.9

SUMÁRIO

RESUMO 3

LISTA DE FIGURAS 4

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE TRANSFÊNCIA DE CALOR 5

1.1 TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO 7

1.2 TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO 7

1.3 TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR RADIAÇÃO 8

EXPERIMENTOS DE MECANISMOS DE TRANSFÊNCIA DE CALOR 9

2.1 EXPERIMENTO 1: CONDUÇÃO 9

2.2 EXPERIMENTO 2: CONVECÇÃO 10

2.3 EXPERIMENTO 3: RADIAÇÃO 11

2.4 CONCLUSÃO 12

3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 13

Diagrama de velocidades para um estágio de compressor de fluxo axial

Quando o compressor opera fora das condições de projeto, os ângulos de incidência vão se aproximando de seus limites e as perdas aumentam, resultando em uma eficiência de compressão muito baixa. A linha de surge representa o limite de operação da máquina e está associado a um fenômeno do descolamento da camada limite da superfície do perfil aerodinâmico das palhetas denominado stall. Este fenômeno impede o aumento da pressão do compressor, causando uma oscilação aerodinâmica que prejudica a turbina a gás.

A surge margin (SM) mostra o quanto o ponto de operação está próximo a linha de surge, e é definida pela equação.

SM=(( RPsurge-RPod ))/(RPod-1)

Análise Termodinâmica do Estágio de Compressão

Para a análise termodinâmica de um estágio de compressão, Figura 3.4, são assumidas as seguintes premissas:

• Fluido de trabalho como gás ideal;

• Escoamento no estágio é permanente;

• As propriedades são uniformes nas seções de entrada e saída;

• As propriedades são de estagnação;

• Processo de compressão é adiabático.

Considerando-se o escoamento do fluido de trabalho compreensível, pode-se dizer simplificadamente, que o processo de compressão ao longo dos estágios resulta em maior massa por unidade de volume do fluido, e consequentemente, no aumento da densidade do mesmo. Dessa forma, a fim de se manter a velocidade média axial constante, o diâmetro médio do rotor aumenta ao longo de seu comprimento enquanto o tamanho das palhetas que o envolvem diminui, Figura 3.5.

A Tabela 3.1 apresenta a variação dos principais parâmetros termodinâmicos que ocorrem no rotor e no estator do compressor axial durante o processo de compressão.

Ar a 101,3 kPa e 288 K entra num estágio de um compressor de fluxo axial com uma velocidade de 170 m/s. O rotor tem um diâmetro de 66 cm até a ponta das palhetas (“tipdiameter”) e de 45,7 cm até a base das palhetas (“hubdiameter”) e uma rotação a 8.000 rpm. O ar entra no rotor e deixa o estator em direção axial, com o mesmo valor de velocidade e raio na entrada e na saída. O ar sofre um giro 15° quando passa pelo rotor. O ar entra e sai das palhetas em ângulo igual ao das palhetas. Construir o diagrama de velocidades para esse estágio, determinar a forma do rotor e do estator (ângulo das palhetas), calcular o fluxo mássico e a potência requerida no estágio, o aumento da pressão de estagnação, supondo um processo isentrópico ideal, o número de Mach na entrada e na saída e o grau de reação do estágio.

A )

B) Forma do rotor e do estator (ângulo das palhetas),

β=Arctan ( V/(Vme ))

ϖ = (2 .π.N)/60 => ϖ = (2 .π.8000)/60 => ϖ = 837,76 Rad/s

Velocidade relativa:

V1 = (D1.ϖ)/2