Compressores alternativos

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  • Publicado : 20 de abril de 2012
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MÁQUINAS TÉRMICAS
Aulas 15-16

Compressores Alternativos • Introdução, descrição, tipos, características. •Termodinâmica: diagrama do ciclo, processo de compressão isentrópico, politrópico, isotérmico, cálculo da potência, cálculo do calor rejeitado no processo. • Compressor a pistão de um estágio, de v ários estágios, resfriamento intermediário. •Eficiência, diferentes definições. •Coeficiente de espaço morto, rendimento volumétrico.

Nesta aula serão discutidos os compressores alternativos, além da importância do tema em si, devido a grande popularidade e múltiplos usos deste tipo de máquinas, esta aula serve como introdução ao tema de máquinas alternativas, que continuará depois com motores alternativos. Será dada uma descrição dos mesmos, apresentando esquemas de compressores dediversas marcas. Serão discutidos os aspectos termodinâmicos, a partir do diagrama do ciclo, serão discutidos os diferentes tipos de processos de compressão:isentrópico, politrópico, isotérmico. Será apresentado também o cálculo da potência e do calor rejeitado no processo, para compressores de um estágio e de múltiplos estágios. Serão discutidas as vantagens/desvantagens dos compressores demúltiplos estágios, com e sem resfriamento intermediário, assim como a pressão ótima inter-estágios. Diferentes tipos de eficiências serão discutidos: adiabática, politrópica, isotérmica e exergética. Serão apresentados também os conceitos de espaço morto e rendimento volumétrico.

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Os compressores se dividem em quatro grandes grupos: - os alternativos ou a pistão, que inclui os de diafragma,são aqueles nos quais o gás é movimentado pelo movimento linear de um pistão num espaço confinado, cilíndrico ou não. - as turbomáquinas, são aqueles em que energia cinética é conferida ao gás mediante palhetas rotativas confinadas numa carcaça. A energia cinética é transformada depois em energia de pressão. Esta categoria inclui os de fluxo axial, radial e os centrífugos. - os rotativos, como os dehélice, de lóbulos rotativos ou outros tipos, nestes o ar é impelido pela ação de lóbulos rotativos ou por outro tipo de impelidor. - os ejetores. Estes últimos pertencem a uma outra categoria, são estáticos, sem peças móveis, e funcionam na base da energia de uma corrente de gases a alta velocidade e alta pressão, que “suga”, numa câmara, uma outra corrente de menor pressão e velocidade. (1) Oscompressores de fluxo axial e radial já foram discutidos numa aula anterior, nesta aula serão discutidos os alternativos, dos quais existem dois tipos, os a pistão e os de diafragma. A figura do slide foi tirada do site da empresa KOBELCO e ilustra a faixa de trabalho dos diferentes tipos de compressores. Como se observa, os alternativos são adequados para atingir altas pressões, até 100 MPa,embora as vazões sejam mais restritas, até 20.000 Nm3/h. (1) Classificação obtida em:” Build your working knowledge of process compressors”, Edward T. Livingston, Chemical Engineering Progress, February, 1993, p. 27 – 36.

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A informação do slide anterior pode ser contrastada com a deste obtida na publicação (1). Neste gráfico podem ser melhor identificadas as faixas de trabalho dos diferentestipos de compressores: -De diafragma: pressões até 300 MPa, vazões até uns 200 Nm3/h. -De pistão: pressões até uns 400 MPa e vazões até 5.000 Nm3/h. - centrífugos: pressões até uns 70 MPa e vazões até uns 350.000 Nm3/h. -Axiais: pressões de até 10 bares e vazões até 1.000.000 Nm3/h O aspecto mais importante a ser lembrado é que os compressores a pistão são utilizados quando se requer altas pressõese que eles trabalham com vazões menores que os outros tipos. Razões de pressão de 10:1 ou 11:1 podem ser atingidas num único estágio, desejando pressões maiores, devem ser utilizados vários estágios de compressão (compressores ou cilindros/compressores trabalhando em série).

(1)” Build your working knowledge of process compressors”, Edward T. Livingston, Chemical Engineering Progress,...
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