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Relatório II Caldeira Elétrica 25 de agosto de 2012 Grupo 2 Bruna Letícia Fontoura Lopes 070271 Ciro Eduardo Cambuy Nicizima070474 Gabriela Ponce Pereira.

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1 Relatório II Caldeira Elétrica 25 de agosto de 2012 Grupo 2 Bruna Letícia Fontoura Lopes Ciro Eduardo Cambuy Nicizima Gabriela Ponce Pereira da Silva Hallyson Alves Guedes Bences Janayna Bianchi Bruscagin Pin Maria Cristina Noronha Abrahão Machado Maria Fernanda Donato Gonçalves Mariana Doro Rizzato074235

2 Objetivos  Obtenção da temperatura de saturação da água à pressão atmosférica  Determinação de entalpias experimentais para determinação do título do vapor saturado obtido nesta pressão  Caracterização do vapor superaquecido através da determinação de entalpias experimentais

3 Metodologia 1. Temperatura de Saturação da água  5 resistências ligadas  Válvula de saída de vapor completamente aberta Pressão Fervedor = Pressão Atmosférica  Leitura da temperatura dos termômetros inferior e superior do fervedor durante a ebulição

4 Metodologia 2. Título de vapor saturado  Pesagem inicial da garrafa com água gelada e medição da temperatura inicial da água  Aquecimento da água na garrafa com injeção direta de vapor saturado por tempo controlado  Medição da temperatura final da água e pesagem da garrafa com água quente

5 Metodologia 3. Vapor superaquecido  6 resistências ligadas  Pesagem inicial da garrafa com água gelada e medição da temperatura inicial da água  Aquecimento da água na garrafa com injeção direta de vapor superaquecido por tempo controlado  Medição da temperatura final da água e pesagem da garrafa com água quente

6 Dados Tabela 1. Temperaturas lidas nos termômetros inferior (T1) e superior (T2) P atm = 718, 6 mmHg  Através da tabela de vapor de água (por pressão) sabe-se que: T saturação (718,6 mmHg) = 98,4°C ou 209°F

7 Resultados Desvio em relação à temperatura real Tabela 2. Desvios de leitura das temperaturas Erro do instrumento 3°F Termopar T1 apresenta erro sistemático de 6°F

8 Dados Título do vapor saturado Tabela 3. Condições iniciais do experimento 0, 1 g – erro do instrumento Tabela 4. Condições finais do experimento 2 segundos – erro aleatório

9 Resultados Tabela 5. Dados de entalpia obtidos pelo software CoolPack Tabela 6. Dados de entalpia obtidos pelo caderno de dados Dados obtidos pelo CoolPack a P = 0,96 bar h1 (kJ/kg) - água friah3 (kJ/kg) - água quente 130,3±0,4289,7±0,4 236,1±0,4289,3±0,4 336,5±0,4293,9±0,4 T= 98,4°C ( P = 0,976kgf/cm²) hf (kcal/kg)hg (kcal/kg) 98,4 638,3 Hg-Hf (kcal/kg) 539,9

10 Figura 1. Tabela obtida através do software CoolPack Média e cálculo do desvio

11 Resultados BALANÇO DE MASSA m1 + m2 = m3 Massa de água quente Massa de vapor Massa de água fria BALANÇO DE ENERGIA m1. h1 + m2. h2médio = m3. h3 x. hg + (1 - x ). hf = h2médio

12 Resultados 1 kcal = 4,184 kJ Balanço de massa m3 (g)m2 = m3 - m1 (g) 1336,0±0,235,8± 0,3 2333,3±0,232,8± 0,3 3338,8±0,238,7± 0,3 Balanço de energia m1.h1m3.h3m3.h3-m1.h1 h2 = (m3.h3 - m1.h1)/m2 (kJ/kg)h2 (kcal/kg) 9,10±0,1297,34±0,19 88,24±0, ±29589±7 10,85±0,1296,42±0,19 85,58±0, ±33624±8 10,95±0,1299,57±0,19 88,62±0, ±26547±6 Título H2 -Hfx 491±70,909±0, ±80,973±0, ±60,831±0,011 X médio 0,90±0,04

13 Representação no diagrama P x H

14 Dados Entalpia vapor superaquecido Tabela 7. Dados inicias do experimento Tabela 8. Dados finais do experimento GarrafaMassa da garrafa (g)Massa de água (g) = m1T1 (°C) - água fria 1342,2±0,1305,9±0,15,9±0,1 2332,3±0,1306,9±0,16,1±0,1 3354,8±0,1302,5±0,14,8±0,1 T2 (°C) - água quenteTempoTempo (s)Massa final (g) 71,6±0,1 1'29"97 89±2686,0±0,1 72,9±0,1 1'31"00 91±2684,5±0,1 73,5±0,1 1'30"41 90±2694,5±0,1

15 Dados Temperatura do vapor 246°F119°C CoolPack h1 (kJ/kg) - água friah3 (kJ/kg) - água quente 124,1±0,4300,2±0,4 224,9±0,4306,1±0,4 325,3±0,4308,6±0,4 H vapor superaquecido a 119°C kJ/kgkcal/kg 2714, ,8190 Tabela 9. Dados de entalpia obtidos pelo software CoolPack

16 Resultados Balanço de massa m3 (g)m2 = m3 - m1 (g) 1343,8±0,237,9±0,3 2352,2±0,245,3±0,3 3339,7±0,237,2±0,3 h2 obtido experimentalmente (kJ/kg) h2 tabelado (kJ/kg) Desvio (%) 2529±292714,65886, ±222714,658818, ±302714,65883,770 Balanço de energia m1.h1m3.h3m3.h3-m1.h1 h2 = (m3.h3 - m1.h1)/m2 (kJ/kg) 7,37±0,125103,21±0,2095,84±0,322529±29 7,64±0,13107,81±0,20100,17±0,332211±22 7,65±0,12104,83±0,2097,18±0,322612±30

17 Perda de calor Radiação + Convecção natural LEI DE STEPHAN-BOLTZMAN E = ƐσT 4 q = h convec A ∆T Q / A = h convec ∆T -> FLUXO DE CALOR Valor de Ɛ para o aço inoxidável a 97,0°C (370K) – 0,17 σ – 5,67 X 10^-8 h natural de convecção para gases – 2 a 25 W/m²K

18 Resultados E = 180,8 ± 0,20 W/m 2 q/A = (189,2 ± 0,2) 10 W/m² RADIAÇÃOCONVECÇÃO Temperatura da parede (vapor superaquecido)(97,0± 0,1)°C TOTAL Fluxo de calor pelas paredes da caldeira = (2072,2 ± 2,2) W/m²


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