TIpos de compressores, Notas de aula de Engenharia Química

Baixe TIpos de compressores e outras Notas de aula em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity!

Compressores

Prof. Rodrigo S. Vieira

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

DISCIPLINA DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS I

Compressão de gases

Na indústria química, diversos gases devem ser transferidos através de dutos e equipamentos de processo. Para impelir os gases, usam-se ventiladores, sopradores e compressores propriamente ditos: ventiladores (exaustores)ventiladores (exaustores) : aumento de pressão de até 0,03 atm. sopradores sopradores : aumento de pressão de até 0,3 atm. compressores compressores : aumento de pressão de 0,3 atm até 4.000 atm.

ventiladores (exaustores)ventiladores (exaustores) : aumento de pressão de até 0,03 atm. sopradores sopradores : aumento de pressão de até 0,3 atm. compressores compressores : aumento de pressão de 0,3 atm até 4.000 atm.

Compressores de gases corresponde a ação de qualquer equipamento de deslocamento de gases, independente do aumento de pressão envolvido.

Ventiladores e Sopradores

 Os ventiladores operam a pressões suficientemente baixas, podendo-se desprezar a compressibilidade dos gases (o volume do gás não varia).

Classificam-se os ventiladores, segundo o fluxo, em radiais ou em axiais  Fluxo radiais dependem da força centrífuga para impelir o gás  Fluxo axial imprimem ao gás uma parcela de energia a medida que ele escoa paralelamente ao eixo central do ventilador

Compressores

 O objetivo do compressor é comprimir e movimentar um gás desde um processo produtor até um processo consumidor.

 O compressor torna-se necessário sempre que o gás for gerado a uma pressão insuficiente para o consumo ou quando a transferência espontânea não se processar com a intensidade devida.

Compressores

A compressão de gases até pressões elevadas é uma operação freqüente na indústrias de processos químicos.

Os compressores podem ser aplicados:

• no estabelecimento de pressões necessárias a certas reações químicas;
• no transporte de gases em pressões elevadas;
• no armazenamento sob pressão; etc.

Os compressores podem ser classificados em:

• compressores de deslocamento positivodeslocamento positivo (alternativos e rotatórios);

Compressores de Deslocamento Positivo -

Alternativos

Compressores de Deslocamento Positivo -

Rotativos

Tipo Parafusos

Tipo Palhetas

Compressores Dinâmicos

 Compressores centrífugos

 O gás escoa através do olho do rotor, acelerado radialmente, saindo com um aumento da velocidade da periferia ao difusor (variação da energia cinética para energia de pressão).

 Compressores axiais

O moviento geral do ar é paralelo ao eixo, o ar é expelido pelas aletas, a medida que se desloca da entrada para a saída, há uma diminuição na área entre as aletas o que ocasiona o aumento de pressão.

Seleção

Informações normalmente necessárias para a seleção de compressores:

 Temperatura de entrada  Máxima temperatura de saída  Variação de pressão  Vazão  Propriedades do gás: composição Tc e pc peso molecular médio  = cp/cv fatores de compressibilidade

* Usualmente é necessário manter contato com o fabricante para a escolha do tipo, potência, etc..

v

p

1 1

a

b a

b c

c onde p

p T

T



Gás ideal:

Transformação adiabática: Pv   k

Em equipamentos a razão de compressão rc=pb/pa< [3 a 4], quando a temperatura isentrópica não é muito grande.

Em compressores com alta rc  10, ela se torna excessiva.

Onde: cp e cv - calor específico à pressão e vazão constantes, respectivamente

PV RT

Dimensionamento

Em compressores reais existe atrito e o calor (do atrito) é também absorvido pelo gás. Os compressores devem ter camisas de resfriamento.

Devido a compressibilidade do fluido e a varaição de densidade (). A forma integral da Equação de Bernoulli Modificada, usada para as bombas torna-se inadequada.

Considerações:

Em equipamentos de compressão as energias mecânicas, potencial e cinética não são significativas, podendo-se desprezar seus termos.

Admite-se ainda que a perda por atrito é mínima, com isso  = 1,0 er hf = 0,0 (zero)

Balanço de Energia (desprezando termo de atrito)

2 2 b a b a

p c p

v v

g y y

dp

H

b a

 (^)      Normalmente não existe

Normamente desprezível em relação ao 1o. termo

Substituindo e Integrando:     























 

 







1

H p p p^1

1 b a a

c a

Compressão Adiabática pvk ou p/k

Gás ideal a

a a (^) RT

p M   M

p RTa a

a (^)  

























 

 





1

p p 1 M

H RT

1

c a b a