Relatorio Termo

UNIFERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Instituto de Engenharia Mecânica

Laboratório de EME 606.2

(Termodinâmica 2)

GUILHERME COSTA DE PAULA 31231

Engenharia Mecânica Aeronáutica

[pic 1]

ITAJUBÁ 2016

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1. Introdução

No seguinte relatório, referente ao primeiro laboratório ministrado pela Prof.a Dr.a Lucilene de Oliveira Rodrigues, na disciplina de EME 606.2 (Termodinâmica II - Prática) na Universidade Federal de Itajubá, tratar-se-á de Medidas Experimentais do Poder Calorífico. Em laboratório, dois combustíveis diferentes (Óleo de fritura -líquido-, e Bagaço 1 -sólido-) foram analisados no Calorímetro e seus valores, anotados. Posteriormente, na elaboração do relatório, foi elaborada uma tabela para fins de comparação com 5 combustíveis líquidos, 5 sólidos e mais 5 gasosos.

1. Objetivos

Os objetivos, expressos de uma forma mais direcionada e precisa desse relatório são:

1. Apresentar os diferentes valores obtidos para o poder calorífico de diferentes combustíveis.
2. Elaborar uma tabela com mais combustíveis para meios de comparação e uma posterior análise de vantagens e desvantagens de cada.

1. Teoria

1. Combustíveis

Um combustível é uma substância cuja reação química seja exotérmica, ou seja, libere calor. Entretanto, condições como preço, disponibilidade ou processo de elaboração limitam como e onde alguns combustíveis serão usados de forma mais eficaz. Utilizando o estado físico como base, pode-se ter 3 tipos de combustíveis, sendo eles:

> Sólidos;

> Líquidos;

> Gasosos;

1. Poder Calorífico

A propriedade útil de um combustível é a geração de calor, que por sua vez pode ser medida e quantificada de uma forma chamada de Poder Calorífico. Ela é definida como sendo a quantidade de calor desprendida pela combustão estequiométrica do combustível. O Poder Calorífico é medido em unidades energéticas por unidades de massa (kJ/kg, kcal/kg,  kcal/Nm3 ou kJ/Nm3), ou, no caso de combustíveis gasosos ou líquidos, por volume.

Conforme conhecimento prévio, denota-se que um dos produtos da queima de qualquer combustível é a água, onde, dependendo do estado que essa água é encontrada no período posterior a combustão, nota-se que a quantidade de calor liberada muda. Os extremos são água totalmente no estado líquido ou no estado gasoso. Em função disso, são gerados dois valores de Poder Calorífico: o superior e o inferior. O    Poder Calorífico Superior

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(PCS) representa o calor liberado pela combustão tendo toda a água resultante na fase  líquida e o Poder Calorífico Inferior (PCI) representa o calor liberado pela combustão estando toda a água resultante no estado gasoso.

Poder Calorífico à pressão constante: O calor liberado na combustão que se processa a pressão constante.

Poder calorífico a volume constante: O calor liberado quando a combustão se processa dentro de recipiente de volume constante.

O elemento químico com maior poder calorífico é o hidrogênio, seguido pelo metano, propano, carbono, etanol e metanol. O carbono, que é o elemento básico do carvão, apresenta o menor poder calorífico. Por isso, os combustíveis derivados de petróleo substituíram o carvão após a revolução industrial.

OBS.: Caso as unidades de um combustível sejam expressas por unidade de volume, deve-se fornecer uma referência de densidade e as condições de pressão e temperatura.

1. Calorímetro

O calorímetro é um instrumento utilizado na medição de calor (energia térmica) envolvido numa mudança de estado de um sistema, podendo esta mudança ser de fase, temperatura, pressão, volume, composição química ou qualquer outra propriedade associada à trocas de calor.

O calorímetro utilizado no experimento foi o calorímetro C 2000 basic da IKA. Esse é um calorímetro de combustão mais focado para a determinação de valores caloríficos brutos de amostras líquidas e sólidas. Ele possui um alto nível de automação, com manuseio extremamente simples e utiliza-se do procedimento de medição isoperibólico -a temperatura do Meio é mantida constante, independentemente da temperatura do calorímetro propriamente dito. Para o fornecimento de água de resfriamento ao calorímetro, é necessária uma conexão com um termostato.

1. Base Teórica

Como base teoria, sabe-se que a quantidade conhecida do combustível que será testado é completamente queimada e o calor liberado é medido pelo aumento da temperatura da água para a qual o calor é transferido.

Na bomba calorimétrica, uma alta pressão de oxigênio é mantida, de forma a garantir que todo o combustível se queime.

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1. Equipamentos Necessários

1. Calorímetro;
2. bomba de aço inox;
3. Amostra do combustível a ser analisado;
4. Cadinho limpo para amostra;
5. Fio de algodão ou parafina;
6. Balança de precisão;
7. Cilindro de oxigênio.[pic 2]

Figura 1 - Calorímetro C-2000.

1. Procedimentos De Teste

1. - Ligar o calorímetro em 220V;

1. Ligar primeiro o nobreak;
2. Ligar a célula de medição;
3. Ligar o sistema de refrigeração;
4. Ligar o Computador em 110V;
5. Espera em torno de 180 segundos para dar inicio aos testes.

1. - Tarar a balança com o cadinho, depois colocar o combustível no cadinho.
2. - Pesar o combustível. O valor da massa devera estar entre 0,4 e 0,7g.
3. - O fio de algodão ou parafina tem que estar em contato com o combustível a ser analisado.
4. - Se o nível de água esta baixo do mínimo, colocar água destilada no sistema de refrigeração, com o aditivo de limpeza, fechando em seguida.
5. - Abrir o cilindro e deixar o oxigênio puro numa pressão de 30 bares.
6. - A Figura 1 mostra o calorímetro IKA-Works C2000.

1. Montagem Experimental

A bomba é constituída por um vaso de pressão, de aço inoxidável, de 250 ml de volume. Coloca-se uma amostra de fluido (sólido ou líquido) em um cadinho de metal, cerâmico ou quartzo, que fica suspenso dentro da bomba.