Trabalho de Termodinâmica 2

Universidade Presbiteriana Mackenzie Escola de Engenharia Curso de Engenharia Química Componente curricular Termodinâmica I Trabalho sobre avaliação de propriedades por modelos termodinâmicos 1ª parte programação dos modelos no Excel Considerações gerais Cada grupo deverá prever por meio de modelos termodinâmicos as propriedades de um fluido em alguns estados termodinâmicos conforme as instruções fornecidas no anexo 1 comparandoas aos valores apresentados na tabela de vapor disponível no Moodle No anexo 1 documentamse os estados e fluidos a serem considerados por cada grupo A documentação do trabalho será avaliada como segue descrito Capa contendo o número do grupo e o nome de cada um dos integrantes do grupo veja as observações valor 05 Apresentação clara do memorial de cálculo e dos resultados incluindo uma reflexão sobre a adequação da previsão de propriedades realizada inserindo a planilha no Moodle Comparem as respostas com valores tabelados Apresentem uma tabela com as respostas obtidas com os erros em relação aos valores tabelados valor 90 Documentação das referências bibliográficas empregadas valor 05 Observações importantes 1 Não serão aceitos trabalhos entregues com atraso e todos os componentes do grupo devem assinar o trabalho ao lado de seu nome antes da postagem do trabalho 2 Não será permitido que um estudante assine o trabalho após a entrega do mesmo A não assinatura por parte de um estudante significa que os demais membros do grupo não reconhecem a participação deste estudante no trabalho Assim os estudantes que não assinarem o trabalho previamente à entrega receberão nota zero 3 O número máximo de componentes em um grupo é 2 Caso haja mais componentes que dois a nota atribuída ao trabalho será multiplicada por 2 e dividida pelo número de componentes que assinaram o trabalho 4 Se o nome acompanhado da assinatura de um estudante constar de mais de um trabalho a nota deste estudante será zero 5 A descrição dos modelos empregados pode ser manuscrita Anexo 01 Tema dos trabalhos e orientações gerais O trabalho trata da predição de propriedades termodinâmicas usualmente obtidas de tabelas de vapor a partir de modelos termodinâmicos As propriedades deverão ser avaliadas e comparadas com a tabela de vapor empregada por Koretsky 2007 ou por Van Wylen et al 1994 as edições mais novas do livro de Van Wylen fazem uso da mesma tabela de vapor A edição de 1994 é a citada por Koretsky no apêndice B no moodle consta uma edição mais nova No anexo 1 apresentamse as propriedades a serem avaliadas por cada grupo A avaliação das propriedades será feita necessariamente mediante a aplicação das seguintes hipóteses O volume específico do líquido saturado será avaliado a partir da equação de Rackett ou das equações apresentadas nas tabelas da Dupont para os fluidos R134A e R410A ver as Notas de Aula ou Koretsky Para a previsão da pressão de saturação devese utilizar a equação de Antoine ou as correlações da Dupont para os fluidos R134A e R410A ver apêndice A de Koretsky 2007 Para o fluido R410A use as constantes do ponto de bolha bublle point Para a previsão do calor latente de vaporização devese utilizar o seguinte modelo conhecido como modelo de Pitzer descrito em Poling et al 2001 0354 0456 708 1 1095 1 vap r r c T T RT Sendo vap a entalpia molar de vaporização R a constante universal dos gases Tc a temperatura crítica Tr a temperatura reduzida e o fator acêntrico de Pitzer A fase gasosa estados saturado e superaquecido será considerada como um gás ideal para fins de avaliação da entalpia específica A capacidade calorífica na condição de gás ideal deve ser aquela tabelada por Koretsky 2007 no apêndice A e para os fluidos R134A e R410A devem ser usadas as correlações da Dupont A capacidade calorífica de líquidos exceto R134A e R410A deve ser considerada aquela tabelada por Koretsky 2007 no apêndice A Para o R410A deve ser usada a correlação para avaliação da entalpia do líquido saturado apresentada na tabela de vapor da Dupont Para o R 134ª deve ser proposta uma metodologia para avaliar a variação da entalpia da fase líquida O fator de compressibilidade deve ser obtido a partir da correlação generalizada de LeeKessler O volume específico da fase gasosa deve ser previsto ou pela equação de PR ou de SRK Não se esqueçam de discutir o valor do erro entre o valor predito pelo modelo e o valor tabelado Erros grandes significam que há hipóteses que não são adequadas Erros pequenos indicam que as hipóteses adotadas são válidas Assim devese fazer uma reflexão crítica sobre a validade de cada uma das hipóteses empregadas Note que Koretsky 2007 considera no Apêndice A que a capacidade calorífica da água líquida é constante Para se saber se esta é uma bota hipótese podese verificar se a mesma hipótese é empregada em outras referências Para tanto o seu grupo pode consultar os valores tabelados em Bergman et al 2014 Note que as edições anteriores deste livro também podem ser consultadas Referências citadas na biblioteca cada uma destas referências pode ser empregada na edição citada ou em edições posteriores ou anteriores Bergman T L Lavine AS Incropera FP Dewitt DP Fundamentos de transferência de calor e de massa 7ª edição 2014 Koretsky M Termodinâmica para Engenharia Química LTC 2007 Poling BE Prausnitz JM OConnel JP The Properties of Gases and Liquids 5ª edição McGraw Hill 2001 Van Wylen GJ Sonntag RE Brognakke C Fundamentals of Classical Thermodynamics Wiley 1994 Caracterização dos temas Grupo 1 substância água Calcular a variação da entalpia específica da fase líquida de 50oC a 90oC Calcular a diferença entre a entropia específica do vapor saturado e do líquido saturado a 120oC Determinar o volume específico do líquido saturado a 80oC Especificar o tipo de estado termodinâmico a 30 bar e 250oC Calcular a variação da entalpia específica a 30 bar de 250oC a 300oC considerar apenas o modelo de gás ideal e verificar o erro do emprego desta hipótese Determinar o fator de compressibilidade a 30 bar e 250oC pelo modelo de correlações generalizadas Determinar o volume específico a 30 bar e 250oC por SRK ou PR Grupo 2 substância amônia Calcular a variação da entalpia específica da fase líquida de 50oC a 90oC Calcular a diferença entre a entropia específica do vapor saturado e do líquido saturado a 120oC Determinar o volume específico do líquido saturado a 80oC Especificar o tipo de estado termodinâmico a 20 bar e 80oC Calcular a variação da entalpia específica a 20 bar de 80oC a 120oC considerar apenas o modelo de gás ideal e verificar o erro do emprego desta hipótese Determinar o fator de compressibilidade a 20 bar e 80oC pelo modelo de correlações generalizadas Determinar o volume específico a 20 bar e 80oC por SRK ou PR Grupo 3 substância dióxido de carbono Calcular a variação da entalpia específica da fase líquida de 10oC a 30oC Calcular a diferença entre a entropia específica do vapor saturado e do líquido saturado a 20oC Determinar o volume específico do líquido saturado a 20oC Especificar o tipo de estado termodinâmico a 30 bar e 0oC Calcular a variação da entalpia específica a 30 bar de 0oC a 40oC considerar apenas o modelo de gás ideal e verificar o erro do emprego desta hipótese Determinar o fator de compressibilidade a 30 bar e 0oC pelo modelo de correlações generalizadas Determinar o volume específico a 30 bar e 0oC por SRK ou PR Grupo 4 substância R410A Calcular a variação da entalpia específica da fase líquida de 5oC a 35oC usar o modelo proposto pela Dupont Calcular a diferença entre a entropia específica do vapor saturado e do líquido saturado a 35oC Determinar o volume específico do líquido saturado a 35oC Especificar o tipo de estado termodinâmico a 20 bar e 80oC use a correlação do ponto de bolha da Dupont para avaliar a pressão de saturação a 20bar Calcular a variação da entalpia específica a 20 bar de 40oC a 80oC considerar apenas o modelo de gás ideal e verificar o erro do emprego desta hipótese Determinar o fator de compressibilidade a 20 bar e 40oC pelo modelo de correlações generalizadas Determinar o volume específico a 20 bar e 40oC por SRK ou PR Grupo 5 substância R134A Calcular a variação da entalpia específica da fase líquida de 5oC a 35oC apresentar o modelo proposto indicando a referência consultada Calcular a diferença entre a entropia específica do vapor saturado e do líquido saturado a 35oC Determinar o volume específico do líquido saturado a 35oC Especificar o tipo de estado termodinâmico a 10 bar e 40oC Calcular a variação da entalpia específica a 10 bar de 40oC a 80oC considerar apenas o modelo de gás ideal e verificar o erro do emprego desta hipótese Determinar o fator de compressibilidade a 10 bar e 40oC pelo modelo de correlações generalizadas Determinar o volume específico a 10 bar e 40oC por SRK ou PR Grupo 6 substância nitrogênio Calcular a variação da entalpia específica da fase líquida de 80 K a 120K Calcular a diferença entre a entropia específica do vapor saturado e do líquido saturado a 120K Determinar o volume específico do líquido saturado a 120K Especificar o tipo de estado termodinâmico a 30 bar e 140K Calcular a variação da entalpia específica a 30 bar de 140K a 180K considerar apenas o modelo de gás ideal e verificar o erro do emprego desta hipótese Determinar o fator de compressibilidade a 30 bar e 140K pelo modelo de correlações generalizadas Determinar o volume específico a 30 bar e 140K por SRK ou PR Grupo 7 substância metano Calcular a variação da entalpia específica da fase líquida de 140 K a 180K Calcular a diferença entre a entropia específica do vapor saturado e do líquido saturado a 140K Determinar o volume específico do líquido saturado a 140K Especificar o tipo de estado termodinâmico a 20 bar e 140K Calcular a variação da entalpia específica a 20 bar de 175K a 225K considerar apenas o modelo de gás ideal e verificar o erro do emprego desta hipótese Determinar o fator de compressibilidade a 20 bar e 175K pelo modelo de correlações generalizadas Determinar o volume específico a 20 bar e 175K por SRK ou PR