Relatório II Caldeira Elétrica 25 de agosto de 2012

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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 Rizzato

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 Pressão Fervedor = Pressão Atmosférica
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 T saturação (718,6 mmHg) = 98,4°C ou 209°F
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 Tabela 2. Desvios de leitura das temperaturas
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
Dados obtidos pelo CoolPack a P = 0,96 bar h1 (kJ/kg) - água fria h3 (kJ/kg) - água quente 1 30,3 0,4 289,7 2 36,1 289,3 3 36,5 293,9 Tabela 6. Dados de entalpia obtidos pelo caderno de dados 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 BALANÇO DE ENERGIA
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 Balanço de energia m1.h1 m3.h3 m3.h3-m1.h1
Balanço de massa m3 (g) m2 = m3 - m1 (g) 1 336,0 0,2 35,8 0,3 2 333,3 32,8 3 338,8 38,7 1 kcal = 4,184 kJ Balanço de energia m1.h1 m3.h3 m3.h3-m1.h1 h2 = (m3.h3 - m1.h1)/m2 (kJ/kg) h2 (kcal/kg) 9,10 0,12 97,34 0,19 88,24 0,32 2465 29 589 7 10,85 96,42 85,58 0,31 2609 33 624 8 10,95 99,57 88,62 2290 26 547 6 Título H2 -Hf x 491 7 0,909 0,013 525 8 0,973 0,015 449 6 0,831 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 Garrafa Massa da garrafa (g) Massa de água (g) = m1 T1 (°C) - água fria 1 342,2 0,1 305,9 5,9 2 332,3 306,9 6,1 3 354,8 302,5 4,8 Tabela 8. Dados finais do experimento T2 (°C) - água quente Tempo Tempo (s) Massa final (g) 71,6 0,1 1'29"97 89 2 686,0 72,9 1'31"00 91 684,5 73,5 1'30"41 90 694,5

15 Dados Tabela 9. Dados de entalpia obtidos pelo software CoolPack
h1 (kJ/kg) - água fria h3 (kJ/kg) - água quente 1 24,1 0,4 300,2 2 24,9 306,1 3 25,3 308,6 H vapor superaquecido a 119°C kJ/kg kcal/kg 2714,6588 648,8190 Temperatura do vapor 246°F 119°C

16 h2 obtido experimentalmente (kJ/kg)
Resultados Balanço de massa m3 (g) m2 = m3 - m1 (g) 1 343,8 0,2 37,9 0,3 2 352,2 45,3 3 339,7 37,2 Balanço de energia m1.h1 m3.h3 m3.h3-m1.h1 h2 = (m3.h3 - m1.h1)/m2 (kJ/kg) 7,37 0,125 103,21 0,20 95,84 0,32 2529 29 7,64 0,13 107,81 100,17 0,33 2211 22 7,65 0,12 104,83 97,18 2612 30 h2 obtido experimentalmente (kJ/kg) h2 tabelado (kJ/kg) Desvio (%) 2529 29 2714,6588 6,851 2211 22 18,55 2612 30 3,770

17 Perda de calor Radiação + Convecção natural q = h convec A ∆T
Q / A = h convec ∆T -> FLUXO DE CALOR LEI DE STEPHAN-BOLTZMAN E = ƐσT4 Valor de Ɛ para o aço inoxidável a 97,0°C (370K) – 0,17 h natural de convecção para gases – 2 a 25 W/m²K σ – 5,67 X 10^-8

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