Visão geral básica da termodinâmica do compressor de ar
21 Abril, 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.
Como é que o calor é transferido?
A transferência de calor é um conceito fundamental na termodinâmica, essencial para a compreensão de vários processos industriais, incluindo sistemas de ar comprimido.
Seguindo a
A transferência de calor é um conceito fundamental na termodinâmica, essencial para a compreensão de vários processos industriais, incluindo sistemas de ar comprimido.
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A transferência de calor é um conceito fundamental na termodinâmica, essencial para a compreensão de vários processos industriais, incluindo sistemas de ar comprimido.
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A transferência de calor é um conceito fundamental na termodinâmica, essencial para a compreensão de vários processos industriais, incluindo sistemas de ar comprimido.
Seguindo a nossa introdução à termodinâmica, este artigo explora os três principais tipos de transferência de calor: Condução, convecção e radiação, e o seu significado em diferentes aplicações.
A transferência de calor pode ocorrer de três maneiras diferentes:
Condução
Convecção
Radiação
Em situações reais, a transferência de calor ocorre simultaneamente, mas não igualmente de todas as três formas.
Em cada caso, o calor flui do quente para o frio: Este é um princípio fundamental da termodinâmica onde o calor flui naturalmente de uma região de temperatura mais alta para uma região de temperatura mais baixa.
3 tipos de transferência de calor
Condução
A condução é a transferência de calor através de um material sólido. Ocorre quando as moléculas de uma substância vibram e transferem energia para moléculas vizinhas. Este processo é crucial em muitas aplicações industriais onde os materiais precisam conduzir o calor de forma eficiente.
Exemplo de condução : Tocar numa haste de metal que foi aquecida numa extremidade O calor viaja através da haste até à sua mão.
Convecção
A convecção é a transferência de calor pelo movimento de fluidos (líquidos ou gases). Este tipo de transferência de calor é essencial em sistemas onde é necessário movimento de fluido para distribuir o calor uniformemente.
Exemplo de Convecção: Água a ferver. O calor do fogão faz com que a água no fundo se torne menos densa e aumente, enquanto a água mais fria desce.
Radiação
A radiação é a transferência de calor através de ondas eletromagnéticas. Ao contrário da condução e da convecção, a radiação não requer um meio e pode ocorrer através do espaço vazio.
Exemplo de radiação : O calor do sol a aquecer o rosto ou a assar marshmallow por um fogo. A energia do sol viaja através do vácuo do espaço e aquece objetos na Terra.
Condutividade térmica e fórmulas de transferência de calor
Fórmula de condutividade térmica
A condutividade térmica é uma medida da capacidade de um material para conduzir o calor. A fórmula é:
Q λ * A * t * (Δ T / Δ x)
em que:
- Q é o calor transferido (J),
- λ é o coeficiente de condutividade térmica (W/m*K),
- A é a área do fluxo de calor (m2),
- t é o tempo (s),
- ΔT é a diferença de temperatura (K),
- Δx é a distância (m).
Fórmula de transferência de calor para Convecção
A fórmula para transferência de calor convectivo é:
Q . - h *; A *; t *; Δ Q
em que:
- Q É a transferência de calor (J),
- h É o coeficiente de transferência de calor convectivo (W/m 2*K),
- A é a área de superfície (m2),
- t é o tempo (s),
- ΔQ É a diferença de temperatura entre a superfície e o fluido (K).
O sinal negativo indica que a transferência de calor ocorre de temperaturas mais altas para mais baixas.
Fórmula de transferência de calor de radiação
A fórmula para transferência de calor convectivo é:
Q . - K *; A *; t *; Δ Q
em que:
- Q É o calor total transmitido (J),
- K É o coeficiente de transferência de calor (W/m 2*K),
- A é a área (m2),
- t é o tempo (s),
- ΔQ É a diferença de temperatura (frio-quente) (K).
Diferença de temperatura média logarítmica (LTM) em trocadores de calor
A transmissão de calor num permutador de calor é, em cada ponto, uma função da diferença de temperatura existente e do coeficiente total de transferência de calor. Requer o uso de uma diferença logarítmica média de temperatura Өm em vez de uma ΔT aritmética linear.
A fórmula para a Diferença Média de Temperatura do Registo (LMTD) é:
Өₘ . Ө₁ - Ө₂ / ln ( Ө₁ / Ө₂ )
em que:
- Өₘ É a diferença média de temperatura do registo (K),
- Ө₁ é a diferença de temperatura entre os dois fluidos numa das extremidades do permutador de calor (⁀1),
- Ө₂ é a diferença de temperatura entre os dois fluidos na outra extremidade do permutador de calor (⁀2),
- ln indica o logaritmo natural.
Aplicações de transferência de calor e recuperação de calor
A transferência de calor e a recuperação de calor são cruciais em várias indústrias, incluindo manufatura, automóvel e energia. Enquanto a transferência de calor envolve o movimento do calor de um lugar para outro, a recuperação de calor concentra-se na captura e reutilização de calor residual.
Fabrico
Na fabricação, a transferência de calor eficiente é essencial para forjamento de metal, moldagem de plástico e produção química. Uma gestão térmica adequada garante a qualidade do produto e reduz o consumo de energia. Por outro lado, os sistemas de recuperação de calor captam o calor residual destes processos e reutilizam-no noutros locais da instalação, tais como pré-aquecimento de matérias-primas ou espaços de aquecimento.
Indústria automóvel
Na indústria automóvel, a transferência de calor é fundamental para o arrefecimento do motor, o controlo climático e a gestão da bateria de veículos elétricos. Os sistemas térmicos eficazes melhoram o desempenho e a longevidade do veículo, afastando eficazmente o calor dos componentes críticos. Enquanto isso, os sistemas de recuperação de calor podem capturar o calor gerado pelos motores e sistemas de escape para melhorar a eficiência de combustível ou alimentar sistemas de veículos adicionais.
Energia
No setor da energia, a transferência de calor é fundamental para a geração de energia, seja através de combustíveis fósseis tradicionais ou de fontes renováveis, como a energia solar e a eólica. Sistemas eficientes de troca de calor maximizam a produção de energia e minimizam o desperdício. A recuperação de calor, por outro lado, envolve a captura de calor residual dos processos de geração de energia e usá-lo para outros fins, como aquecimento urbano ou geração de energia adicional através de sistemas combinados de calor e energia (CHP).
Soluções de ar e gás para fabricantes de carregadores de veículos elétricos
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Transferência de calor em sistemas de ar comprimido
Geração de calor durante a compressão
Durante o processo de compressão, a pressão do ar e a temperatura aumentam devido ao trabalho feito no ar. Este calor deve ser gerido para manter a eficiência do sistema e evitar danos.
Importância do ar comprimido de arrefecimento
O calor descontrolado nos sistemas de ar comprimido pode provocar danos no equipamento, redução da eficiência e condensação de humidade. Arrefecer o ar comprimido é crucial para evitar estes problemas.
Utilizando calor para equipamento auxiliar
O calor gerado em sistemas de ar comprimido pode ser utilizado em equipamentos auxiliares, como secadores e tanques de secagem, aumentando a eficiência geral do sistema.
Recuperação de calor
A recuperação de calor envolve capturar e reutilizar o calor residual gerado durante a compressão. Este processo reduz o consumo de energia, reduz os custos operacionais e promove a sustentabilidade minimizando o desperdício de energia.
Benefícios da recuperação de calor:
Consumo de energia reduzido: A utilização de calor residual reduz a dependência de fontes de aquecimento externas.
Custos operacionais mais baixos: A poupança de energia traduz-se em despesas operacionais mais baixas.
Neste vídeo, exploramos a recuperação de calor do compressor. Sabia que uma parte significativa da energia elétrica consumida pelos compressores se transforma em calor é frequentemente desperdiçada?
Com sistemas de recuperação de energia, podemos reutilizar este excesso de calor para aquecimento, secagem ou geração de água quente para tarefas como tomar banho e processos industriais como limpeza de garrafas e temperar chocolate.
Quer saber mais sobre recuperação de energia para o seu negócio? Compreender os diferentes tipos de transferência de calor é crucial para várias aplicações industriais, incluindo sistemas de ar comprimido. Ao gerir e utilizar o calor de forma eficaz, as indústrias podem melhorar a eficiência e reduzir custos.Saiba mais no nosso e-book.
Para mais informações sobre recuperação de calor e outras soluções energeticamente eficientes, visite a nossa página de recuperação de calor.
Perguntas frequentes e exemplos de transferência de calor na vida diária
Quais são os três tipos de transferência de calor?
Os três tipos de transferência de calor são condução, convecção e radiação. A condução é a transferência de calor através do contacto direto entre materiais, como visto quando uma haste de metal aquece ao longo do seu comprimento.
Porque é que o calor flui de quente para frio?
O fluxo de calor do quente para o frio é conduzido pela segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia, ou desordem, tende a aumentar num sistema isolado.
Como o calor é transferido por condução?
O calor é transferido por condução através de contacto direto entre moléculas num material sólido.
Como o calor é transferido por convecção?
O calor é transferido por convecção através do movimento de fluidos, distribuindo o calor uniformemente.
Como é que o calor é transferido pela radiação?
O calor é transferido por radiação através de ondas eletromagnéticas, sem a necessidade de um meio.
O que é um exemplo de transferência de calor por condução?
Um exemplo de condução é uma colher de metal a aquecer da pega até à ponta quando colocada num líquido quente.
O que é um exemplo de transferência de calor por convecção?
Um exemplo de convecção é a circulação de ar quente numa sala aquecida.
Quais são alguns exemplos de transferência de calor por radiação?
Exemplos de radiação incluem o calor de uma lareira e o calor do sol.
Que tipo de transferência de calor é a água a ferver?
A água fervente envolve convecção, onde o calor faz com que a água circule e e transfira calor.
Que tipo de transferência de calor pode acontecer através do espaço vazio?
A radiação pode ocorrer através do espaço vazio, uma vez que não requer um meio.
Que tipo de transferência de calor é o sol?
O sol transfere calor para a Terra através da radiação.
Que tipo de transferência de calor os secadores usam?
Os secadores normalmente usam convecção para transferir calor e materiais secos.
Que tipo de transferência de calor é um micro-ondas?
Um micro-ondas usa radiação para transferir calor e cozinhar alimentos.
Qual é a química por trás da torrefação?
Quando os marshmallows são torrados, a transferência de calor através da radiação provoca uma mudança química. O açúcar sofre caramelização e reações de Maillard, produzindo moléculas de água que evaporam e deixam o carbono para trás, resultando em um exterior escurecido e crocante. Esta combinação de reações químicas dá marshmallows torrados o seu sabor e textura distintos.
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