ANÁLISE TERMODINÂMICA DE UMA MISTURA EM UM COMPRESSOR

Páginas: 11 (2577 palavras) Publicado: 17 de março de 2014
Bruna Pascoal Alves
Daniela Lemes do Vale










ANÁLISE TERMODINÂMICA DE UMA MISTURA EM UM COMPRESSOR










CURITIBA
2013

Bruna Pascoal Alves
Daniela Lemes do Vale






ANÁLISE TERMODINÂMICA DE UMA MISTURA EM UM COMPRESSOR

Trabalho apresentado à disciplina Termodinâmica Aplicada à Engenharia Química II sob orientação do Professor Marcos Mafra.CURITIBA
2012

Conteúdo



Introdução
Termodinâmica, um dos principais assuntos da ciência, é baseada em leis de aplicabilidade universal. As leis da termodinâmica estão baseadas em observações da natureza e são admitidas como verdes com base na nossa experiência cotidiana. Foi concebida para aumentar a eficiência de máquinas, mas foi aprimorada através das leis da lógica ematemática para uma ciência da engenharia muito mais abrangente que isso. Agora é possível determinar certas propriedades úteis da matéria a partir da medida de outras propriedades e, também prever as mudanças de estado físico. Por um lado, em virtude de sua generalidade, os seus princípios constituem uma estrutura poderosa para resolver uma diversidade de problemas reais de engenharia. Porém, tambémé importante perceber as suas limitações.
No presente trabalho, um estudo sobre uma mistura de metano e gás cloro que passarão por um compressor será feito a partir de propriedades termodinâmicas. O compressor tem como finalidade aumentar a pressão dos gases, sem mudar seu estado físico. Misturas fazem parte do cotidiano da maior parte das indústrias, pois a produção de polímeros, medicamentos,alimentos, cosméticos, produtos de limpeza e uma vasta gama de produtos utilizados no dia-a-dia são feitos a partir de uma série de misturas. Daí vem a grande importância desse estudo que visa observar o comportamento de uma mistura passando por uma operação unitária.


Objetivos/Problemática
Objetivos
Deseja-se determinar propriedades termodinâmicas de uma mistura de metano e gás cloro apartir de propriedades elementares como temperatura e pressão. Pretende-se comparar o comportamento dessa mistura quando tratada como real e como ideal.

Problemática
O seguinte trabalho resume-se a uma mistura de gases metano e cloro em razão estequiométrica (1:1), passando por um compressor mostrado na figura 1 a seguir.

Figura 1: Esquema do compressor utilizado no trabalho.

Com osvalores de pressão inicial e final e da temperatura inicial, pretende-se calcular a temperatura de saída da operação unitária a partir de um balanço de entropia; determinar as entalpias inicial e final para então calcular a potência do compressor e, por fim, realizar cálculos de fugacidade e coeficiente de fugacidade nos estados inicial e final do sistema.





















Osdados utilizados no seguinte trabalho são dados na tabela 1:
Tabela 1: Dados utilizados iniciais utilizados no trabalho

x
T1/ k
P1 (bar)
P2 (bar)
Tc/ K
Pc (bar)
R (bar.m³/mol.K)
CH4
0,5
313,8
1,01
10,1
190,6
46,6095
8,314.10⁻⁵
Cl2
0,5



417
78,030383


Cálculo da temperatura de entrada do compressor:
Um dos pré-requisitos para o cálculo da temperatura em um compressoré a certeza de que todos os componentes estarão na fase gasosa durante a passagem pela operação unitária, para evitar danos ao equipamento que foi projetado para bombear gases. A fim de ter tal garantia, calculou-se a temperatura de saturação para o componente menos volátil da mistura na pressão dada pelo professor (1 atm). Nesse caso, o componente menos volátil é o Cl2 e o cálculo foi feito pelaequação de Antoine mostrada a seguir, e o seus coeficientes são mostrados na tabela 2.
(1)
Tabela 2:Coeficientes de Antoine para os componentes

A
B
C
T1/ K
CH4
8,6041
597,84
-7,16
76,6431
Cl2
9,3408
1978,32
-27,01
238,803

Aplicando Antoine, obteve-se uma temperatura de saturação de 238,803K para a pressão de 1 atm. Para ter certeza de que...
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