Universidade Federal de Uberlândia Facu Faculda ldade de de En En enhar enharia ia Mecân Mecânica ica Disciplina: Máquinas Térmicas – GEM30
Professora: Dra. Ana Marta / email:
[email protected]/ Bloco 5P – sala: 202
1- Determinar a vazão de ar aspirado e estimar o espaço nocivo de cada face de um compressor de 1 estágio de duplo efeito e 4 cilindros em paralelo. Dados: Diâmetro do pistão: 12 cm Curso do embolo: 12 cm Pressão de sucção: 1 bar Pressão de descarga: 7 bar Índice politrópico: 1,2 Rendimento volumétrico real de cada face ativa: 85% Rotação do compressor: 800 RPM A área da haste representa 5% da área sem haste Ƞvr/Ƞvt=0.9 2- Calcular a vazão mássica de de um compressor compressor alternativo, monocilíndrico, monocilíndrico, comprimindo comprimindo gás natural com as seguintes características: Rotação: 1200 RPM Diâmetro do cilindro: 13 Pol Diâmetro da haste: 2 ½ Pol Curso do pistão: 9 Pol Tipo de efeito: Duplo Relação de espaço nocivo do lado da tampa: 25% Relação de espaço nocivo do lado da haste: 11% Pressão de admissão: 400 KPa (man) Pressão de descarga: 1200 KPa (man) Temperatura no gás de admissão: 32 oC Peso molecular médio do gás natural: 17,5 Kg/Kmol Expoente adiabático do gás: 1,275 Considere que não há fugas de gás nas vedações do pistão e das válvulas
3- Dimensionar um compressor de êmbolo para atender at ender às especificações :
- pressão de sucção= 9,4x 104 N/m2 - pressão de descarga= 10x105 N/m2 (manométrica) - Ts= 20º C - n=1,2 - z=1 e x=1 - Vazão= 1m3/min; - m= 4% Rendimento real por teórico= 85% Especificar a potência do motor de acionamento. 4- Dimensionar um compressor de embolo de simples efeito para aspirar ar da atmosfera (P1=1 bar e T1=30 oC) e comprimir até uma pressão de 12,3 bar (abs). Este compressor é para serviços gerais na indústria. Dados: Vazão de ar livre: 3 m3/min Temperatura do óleo lubrificante: 110 oC Se o compressor for de X estágios, considerar uma perda de carga por RI de 5% Utilizar as tabelas em anexo para verificação do número de estágios ** Para compensar perdas de pressão devido ao atrito do gás ao escoar pelas tubulações de admissão e descarga, resfriadores e acessórios de cada estágio, é recomendado utilizar um fator para correção da razão de compressão, ou seja,
√ Onde f=1+ ΣΔP/x. ΔP é a perda de carga. 5- Um compressor de embolo de 2 estágios de duplo efeito, tendo um cilindro por estágio, aspira ar da atmosfera numa pressão de 1 bar e comprime-o até uma pressão de 16 bar (man). Dados Vazão de ar livre: 8m3/min Temperatura de sucção (BP): 20 oC Temperatura de sucção (AP): 37 oC Rendimento volumétrico real de cada cilindro: 82% Índice politrópico por estágio: 1.3 Perda de carga por RI: 4% Velocidade média do embolo do compressor: de 3 a 4 m/s Rendimento mecânico do sistema: 90% Rendimento politrópico (BP): 85% Rendimento politrópico (AP): 82% A área da haste representa 4% da área sem haste do cilindro de BP Relação curso/diâmetro (S): 0.3 a 0.9 Faixa de operação: 500 a 1200 RPM Pede-se:
a. Determinar as dimensões dos cilindros. b. Determinar a potência do motor de acionamento. 6- Uma instalação de abastecimento de GNC conta com um compressor de gás de alta pressão e vazão como mostrado abaixo. A razão de espaço nocivo no primeiro e segundo estágios é de 6% e 3%, respectivamente. Por hora, 300 kg de GNV são comprimidos. O motor elétrico aciona o eixo do compressor a 1200 rpm. O coeficiente politrópico em ambos estágios é 1,15. A temperatura de descarga do 1º estágio é de 136º C, a qual é resfriada a 30º C por um trocador de calor antes de ser admitida no 2º estágio de compressão. Desconsidere as perdas de carga.
Determine: a) A pressão de descarga do 1º estágio; b) A temperarua de descarga do 2º estágio; c) O calor retirado por cada trocador de calor; d) A potência mínima do motor de acionamento; e) A cilindrada necessária de cada estágio supondo que o GNV é composto por metano apenas (R= 0,51835 kJ/kg K; cp=2,2537 KJ/kg K; k= 1,299).
Respostas: 1- Vo= 2,0 x10-5 m3; Vo’= 1,904x10 -5 m3. 2- 127,08 kg/min 3- 5, 3 kW 4- d1=0,1934 m ; d2= 0,1047; s= 0,08 m 5- a) d1= 0,2457m ; d2= 0,1288 m ; s= 0,09 m ; b) 60, 14 kW 6- a) 9,97 bar b) 448 K c) -19,908 kW e -27,23 kW d) -76,13 kW e) V1= 0,01061 m3 e V2= 0,001008 m3.
