Visão geral básica da termodinâmica do compressor de ar
21 April, 2022
Para entender melhor a física da termodinâmica do compressor de ar e da produção de calor, este artigo discute os principais princípios e duas leis de gás.
Caudal de gás através de tubos e estrangulamento
Um ramo muito interessante da física é a termodinâmica, especialmente para obter informações sobre compressores de ar. Neste artigo falamos sobre caudal de gás e estrangulamento, seguindo a nossa introdução à termodinâmica.
O número Reynolds
O número de Reynolds é uma relação adimensional entre inércia e fricção em um meio de caudal.É definido como:
Quais são os diferentes tipos de caudal num tubo?
Inicialmente existem dois tipos de caudal num tubo. Com Re<2000 as forças viscosas dominam o meio e o caudal torna-se laminar. Isto significa que diferentes camadas do movimento médio em relação umas às outras na ordem apropriada. A distribuição da velocidade através das camadas laminares é geralmente em forma parabólica.Com re ≥ 4000 as forças de inércia dominam o comportamento do meio de caudal e este torna-se turbulento, com partículas movendo-se aleatoriamente através dele. A distribuição da velocidade através de uma camada com caudal turbulento torna-se difusa.Na área crítica, entre re ≤ 2000 e re ≥ 4000, as condições de caudal são indeterminadas, quer laminar, turbulentas ou uma mistura dos dois. As condições são regidas por fatores como a suavidade da superfície do tubo ou a presença de outras perturbações. Para iniciar um caudal num tubo, é necessária uma diferença de pressão específica para ultrapassar a fricção no tubo e nos acoplamentos. A diferença de pressão depende do diâmetro do tubo, do seu comprimento e forma, bem como da suavidade da superfície e do número de Reynolds.
Qual é o efeito Joule Thomson?
Quando um gás ideal flui através de um restritor com uma pressão constante antes e depois do restritor, a temperatura permanece constante. No entanto, ocorre uma queda de pressão ao longo do restritor, através da energia interna sendo transformada em energia cinética. Esta é a razão pela qual a temperatura cai. Para gases reais, esta alteração de temperatura torna-se permanente, embora o teor de energia do gás permaneça constante. Isto é chamado o efeito Joule-Thomson. A alteração da temperatura é igual à alteração de pressão ao longo da limitação multiplicada pelo coeficiente Joule-Thomson.
Se o meio de caudal tiver uma temperatura suficientemente baixa ( ≤ 329ºC para ar), ocorre uma queda de temperatura com o estrangulamento no restritor, mas se o meio de caudal estiver mais quente, ocorre um aumento de temperatura. Esta condição é utilizada em várias aplicações técnicas, por exemplo, na tecnologia de refrigeração e na separação de gases.
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