Lista Compressores

Lista de Exercício - Compressores\n\n1) Em um sistema para insular o ar de um forno foi utilizado um soprador de 1800 rpm. Para a acima do combustível são necessários 4,4 m3/s de ar, sendo que o forno está a pressão atmosférica local, que é igual a 1 atm. A perda de carga no duto e no bocal de combustão é de 0,1730( mca ) e para a vazio dada em m3/s. A curva característica do soprador é fornecida na figura abaixo, a qual foi desenvolvida para T = 20ºC, P = 1 atm (p = 1,2 kg/m3). Sabendo que a curva do sistema pode ser expressa como P = 0,173Q3, sendo a vazio em m3/s e o resultado da pressão em m H2O, pode-se:\n\na) Obter o ponto de operação do soprador (pressão total e vazio), bem como sua potência.\nb) Considerando a mesma pressão total de operação, verifique qual é a nova vazio, carga e rotação do soprador quando utilizado para infar ar a: 25ºC (p = 1,161 kg/m3), 30ºC (p = 1,514 kg/m3) e 35ºC (p = 1,348 kg/m3).\nc) Considerando a mesma vazio de operação, verifique qual é a pressão total, carga e rotação do soprador quando utilizado para infar ar a: 25ºC (p = 1,161kg/m3), 30ºC (p = 1,514 kg/m3) e 35ºC (p = 1,348 kg/m3).\n\nR: a) P = 3,35 m H2O; η = 65%; W = 266,9 W\na)\nQ1 = 4,47 m3/s\nQ2 = 4,49 m3/s\nQ3 = 4,52 m3/s\nH1 = 2884 m\nH2 = 2090 m\nN1 = 1830 rpm\nN2 = 1838 rpm\nN3 = 1851 rpm\nc1)\nP2 = 3,24 m H2O\nc2)\nP2 = 3,21 m H2O\nc3)\nP2 = 3,17 m H2O 2) Considere a figura abaixo:\n\nP2 = 2 kgf/cm\nT = 35ºC\nP3 = 30 kgf/cm\nT = 35ºC\n\nPede-se:\na) A razão de compressão.\nb) A pressão P2.\nc) A temperatura no final de cada estágio de compressão considerando uma eficiência de 65% e k = 1,27 e desprezando as perdas de carga nos trocadores e separadores.\nd) Se fosse considerado um único estágio de compressão qual seria a temperatura no final da compressão? Pode-se utilizar um único estágio de compressão? Justifique.\n\nR: a) 3,87; b) 7,75 kgf/cm²; c) 193,14ºC; d) 404,03ºC\n\nLei dos Compressores\nR1, R2\n1/n = \nQ2 = Q1 (N2/N1)\nP2 = P1 (N2/N1)2\nH1/H2 = (N2/N1)3\n\n1º Lei dos Compressores → Mantém o Fluido de Referência (y1 = y2)\n\nR2 = R1\n1/n\nR2 = P1 * (N2/N1)\n\n2º Lei dos Compressores → Mantém a mesma Vazio (k1 = k2)\n\ny1 = N2\nP2 = P1 (y2/y1)\nW2 = W1 (y2/y1)\n\n3º Lei dos Compressores → Mantém a mesma pressão total (P1 = P2)\n\nN2 = N1 (y1/y2)^{1/2} ; Q2 = Q1 (y1/y2)^{1/2} ; W2 = W1 (y1/y2)^{1/2} 3) N° 1800 rpm\nT = 20ºC\nQ2 = 4,4 m3/dia\nP2 = 1 atm\nP = 1,2 kg/m3\na = 0,1733(4,4)² m3/s\n\n(a) Pe acordado com o galpão:\nvp total = 3,3 m H2O\nη = 0,65 = 65%\n\nWcomando = η * Rho * QH * Pa; 2,2 * 3,98 m * 4,4 m3/s\nP2 = 0,1733 * (4.4 m3/s)²\n\n\na = 1,464 kg/m³\na = 3,81 m H2O\n\nCalculando:\nWcomando = 266,9 W\n\n(b) P2 é constante (2º Lei dos Sopradores)\nb) Q1 = Q2\n(e) P1\nQ2 = 4,49 m3/s\nH2 = 3,3 m H2O\nH2 = H1 + Y1\nP1 = P2\nP2 = 3,3 m H2O\n\n2,164 kg\nm3/s\n2.161 kg\nm2/s\n\nN2 = N1 (Y1/Y2)^{1/2} = (1,2/1,614)^{1/2} * 1800 → N2 = 1830 rpm 6) (a) Q_2 = Q_1 \\left( \\frac{T_1}{T_2} \\right)^{\\frac{y}{2}} = 4.4 \\left( \\frac{4.2}{1.554} \\right)^{\\frac{y}{2}} \\Rightarrow Q_2 = 4.48 \\text{ m}^3/s \\n H_2 = H_1 + H_2 = \\frac{P_1}{R_1} \\cdot \\frac{y_1}{T_2} = 3.3 \\text{ m H}_2O \\cdot \\frac{P_2}{R_2} \\cdot \\frac{y_1}{T_2} \\Rightarrow H_2 = 2863.3 \\text{ m}\nv_2 = \\frac{N_1 \\left( \\frac{y_1}{y_2} \\right)^{\\frac{y}{2}}}{v_2} = 2800 \\left( \\frac{4.2}{1.554} \\right)^{\\frac{y}{2}} \\Rightarrow N_2 = 2283 \\text{ rpm}\n(b) Q_2 = Q_1 \\left( \\frac{y_1}{y_2} \\right)^{\\frac{y}{2}} = 4.4 \\left( \\frac{4.2}{1.4376} \\right)^{\\frac{y}{2}} \\Rightarrow Q_2 = 4.52 \\text{ m}^3/s\nH_2 = \\frac{P_1}{T_2} \\cdot H_2 = \\frac{(1.0210+u)}{H_2} \\Rightarrow H_2 = 2906.2 \\text{ m}\nv_2 = N_1 \\left( \\frac{y_1}{y_2} \\right)^{\\frac{y}{2}} = 1800 \\left( \\frac{4.2}{1.9376} \\right)^{\\frac{y}{2}} \\Rightarrow N_2 = 2851 \\text{ rpm}\n(c) Q_contratar (2° Leis dos Sopradores)\n(g) P_2 = P_1 \\left( \\frac{T_2}{T_1} \\right) = 3.3 \\text{ m H}_2O \\left( \\frac{(1.6644)}{4.2} \\right) \\Rightarrow P_2 = 3.13 \\text{ m H}_2O\n(e) P_2 = P_1 \\left( \\frac{T_2}{T_1} \\right) = 3.3 \\text{ m H}_2O \\left( \\frac{(1.1544)}{1.2} \\right) \\Rightarrow P_2 = 3.41 \\text{ m H}_2O\n(c) P_2 = P_1 \\left( \\frac{T_2}{T_1} \\right) = 3.3 \\text{ m H}_2O \\left( \\frac{(1.7348)}{1.2} \\right) \\Rightarrow P_2 = 3.12 \\text{ m H}_2O 2) (a) v = ( \\frac{P_d}{P_s} )^{\\frac{1}{n}} \\Rightarrow v = ( \\frac{30 \\text{ kgf/cm}^2}{2 \\text{ kgf/cm}^2} )^{\\frac{1}{2}} \\Rightarrow r = 3.87 \\Rightarrow r = 3.87\n(b) r = \\left( \\frac{P_d}{P_s} \\right)^{n} \\Rightarrow 3.87 = \\frac{-P_2}{2 \\text{ kgf/cm}^2} \\Rightarrow P_2 = 7.74 \\text{ kgf/cm}^2\n(c) T_2 = T_1 + \\left[ ( \\frac{P_2}{P_1} )^{\\frac{k-1}{k}} - 1 \\right] \\frac{T_1}{n} \\Rightarrow T_2 = 308.15 \\left[ 1 + \\left( \\frac{7.74}{9.2126} \\right)^{0.65} \\right] \\Rightarrow T_2 = 466.188 \\text{ K} = 193.038° C\n(d) T_2 = 308.15 \\text{ K} \\left[ 1 + \\left( \\frac{30}{9.2126} - 1 \\right) \\frac{1}{0.65} \\right] \\Rightarrow T_2 = 634.198 \\text{ K} = 361.046° C\n\nNão se pode usar um único estado de compressão, pois além de custos elevados para obter um material resistente a uma temperatura alta, é complicado se trabalhar perto de um estado onde o trabalhador vai estar submetido a temperaturas elevadas.