PROJETO MÁQUINA RECICLADORA DE FLUIDOS REFRIGERANTE

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Há uma diferença entre gás e vapor: o vapor é capaz de existir em equilíbrio com a substância em estado líquido e até mesmo sólido; o gás, por sua vez, é um estado fluido impossível de se liquefazer.

Temperatura

É a medida da agitação das partículas.

Nos estudos dos gases utiliza-se a escala Kelvin (K), cuja fórmula de conversão em relação à temperatura em graus Celsius (C) é:

K = C+273

Pressão

É a força por unidade de área. No caso dos gases a pressão é resultante do movimento das partículas em choque com as paredes do recipiente que contém o gás. As unidades de medida para a pressão atmosférica medida ao nível do mar são:

[pic 17]

Volume ocupado por um gás

Igual ao volume do recipiente que o contém. As unidades são:

[pic 18]

Mol

Quantidade de uma substância:

[pic 19]

CNTP – condições normais de temperatura e pressão (273 K e 1 atm). Nessas condições 1 mol de gás ocupa 22,4 L (volume molar de gases).

Transformações gasosas

Isotérmica (temperatura constante); caso se diminua o volume do gás (diminuindo o volume do recipiente que o contém), a pressão aumenta:

[pic 20]

Isobárica (pressão constante); caso se aumente a temperatura o volume também aumenta:

[pic 21]

Isocórica ou Isovolumétrica (volume constante); ao se aumentar a temperatura a pressão também aumenta

[pic 22]

Equação geral dos gases ideais: se as três propriedades (volume, pressão e temperatura) variarem, a equação será:

[pic 23]

É chamado de gás ideal a todo gás que se comporta conforme as equações acima descritas. Na maioria das vezes os gases não se comportam como gases ideais, e são chamados de gases reais. Usam-se as equações acima, fazendo a adaptação para os casos de gases reais.

Equação de estado dos gases perfeitos

Mesmo que haja transformações pode-se usar a equação geral dos gases a qualquer momento:

[pic 24]

A equação acima relaciona o número de mols de um gás com a temperatura, pressão e volume; ou seja, dados, por exemplo, a pressão, o volume e a temperatura de um gás, é possível calcular quantos mols de gás estão presentes nesse volume.

Mistura de gases

Toda mistura de gases é um sistema homogêneo. A pressão final alcançada será a soma de todas as pressões parciais dos gases misturados. Por exemplo, caso misturemos 3 gases com pressões parciais de 1, 2 e 3 atm a pressão final será 6 atm.

Para mistura de n gases a equação será:

[pic 25]

Por generalização:

[pic 26]

Fração molar de cada um dos gases da mistura é a razão entre o número de mols desse gás e o número total de mols.

[pic 27]

Dimensionamento do tanque cilíndrico para coletar o gás refrigerante:

Para calcularmos a capacidade de um objeto com formato cilíndrico, precisamos encontrar a área da base circular e multiplicar pela sua altura. O cálculo da área do círculo é realizado utilizando a medida do raio e o valor do número π (pi) que é igual a 3,14. Então, calculamos a área de um sólido circular utilizando a seguinte expressão matemática:

[pic 28]

Dimensionamento das paredes de um tanque cilíndrico:

Vasos de pressão cilíndricos

Canos pressurizados, como canos de abastecimento de água também se classificam como vasos de pressão cilíndricos. Apresenta-se uma ilustração de vasos de pressão cilíndricos na Figura 5.

[pic 29]

Figura 5- Vasos de pressão cilíndricos com seções transversais circulares.

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Tensão circunferencial

Seja o vaso cilíndrico AB de parede fina submetido a pressão interna da Figura 6 .Um elemento com suas faces perpendiculares e paralelas ao eixo, está ilustrado na

parede do tanque. 1 e 2

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são as tensões de membrana na parede.

[pic 30]

Figura 6 – Tensões em vasos de pressão cilíndricos.

Fazemos dois cortes mn e pq perpendiculares ao eixo longitudinal e a uma distância b, Figura 6.a. Fazemos um terceiro corte como na Figura 6.b.

Tensões que agem no corte longitudinal mpqn

Tensões circunferênciais :

Pressão interna: p

As tensões e pressões também agem nas faces esquerda e direita do corpo livre. No entanto, essas tensões e pressões não são ilustradas na figura por que elas não entram na equação de equilíbrio que usaremos. Tem-se a seguinte equação de equilíbrio:

σ 1 (2bt ) − 2 pbr = 0

Da eq. (15) obtemos a fórmula para a tensão circunferencial no cilindro:

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(15)