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LEAL_PEI_DISSERTACAO_2012_aprovada.pdf: 4589793 bytes, checksum: 2fde60452fff828aae4ee1a96463c0c6 (MD5) === Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS(livia.freitas@ufba.br) on 2013-10-04T18:01:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1
LEAL_PEI_DISSERTACAO_2012_aprovada.pdf: 4589793 bytes, checksum: 2fde60452fff828aae4ee1a96463c0c6 (MD5) === Made available in DSpace on 2013-10-04T18:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1
LEAL_PEI_DISSERTACAO_2012_aprovada.pdf: 4589793 bytes, checksum: 2fde60452fff828aae4ee1a96463c0c6 (MD5) === O objetivo desta dissertação é avaliar a qualidade de modelos termodinâmicos na
descrição de propriedades do CO2 (dióxido de carbono) puro relevantes em várias
aplicações como, por exemplo, no escoamento em tubulações industriais. Neste caso, a
presença de válvulas e mudanças na seção do tubo causam distúrbios ao escoamento,
introduzindo perdas localizadas geradas por quedas de pressão, além de provocarem
mudanças significativas nas propriedades do gás. Se submetido a um processo de
estrangulamento durante o escoamento compressível, ocorre o efeito conhecido como
expansão Joule-Thomson, que acarreta uma variação de temperatura no fluido. Por estes
motivos, nestes fenômenos, é fundamental conhecer o comportamento de variáveis de
estado, tais como temperatura, pressão e propriedades termodinâmicas correlatas, úteis
para a descrição dos vários processos. Um monitoramento também importante em
aplicações de escoamento é o calculo da velocidade sônica. Apesar da existência de
inúmeras equações de estado na literatura, específicas ou não para CO2, não existe uma
comparação abrangente em relação ao desempenho na descrição de diversas
propriedades. Neste escopo, este trabalho compara o desempenho de cinco equações de
estado para definir a mais adequada para determinar algumas propriedades do CO2 para
aplicação em processos de escoamento, incluindo, em alguns casos, as fases líquida e
gasosa e a condição supercrítica. As equações de estado são avaliadas quanto à previsão
de volume molar, temperatura final de estrangulamento, temperatura de inversão e
velocidade sônica. Estes cálculos são imprescindíveis para avaliar a variação de
temperatura, a curva de inversão, os calores específicos isobárico e isocórico e a
velocidade sônica do fluido com a queda de pressão que ocorre durante a expansão do
gás após passar por um dispositivo de estrangulamento, como uma válvula parcialmente
aberta, ou ao longo do escoamento, em decorrência da perda de carga.
Dentro deste escopo, as equações de estado Peng-Robinson, Soave-Redlich-Kwong,
Sterner-Pitzer, Huang e Bender modificada por Ghazouani (BMG) foram testadas e
comparadas com dados experimentais da literatura. Os resultados indicaram que a
equação de estado Huang representa mais precisamente o comportamento
termodinâmico do volume molar nas condições de baixas pressões, enquanto a equação
de estado Peng-Robinson apresenta-se mais adequada nas fases líquida e gasosa e nas
condições supercríticas. Logo, de maneira geral, a equação Peng-Robinson é a mais
indicada para o estudo do volume molar do CO2. Observou-se também que a
temperatura final de estrangulamento foi muito bem representada pela equação de
estado Peng-Robinson e a curva de inversão foi melhor descrita pela equação de estado
Huang. Porém, a equação de Peng-Robinson também apresentou resultados satisfatórios
da curva de inversão, que consiste em um teste rigoroso para equação de estado. Já a
velocidade sônica apresentou resultados qualitativamente satisfatórios para todas as
equações de estado. Logo, a equação indicada neste trabalho para estudo do escoamento
com CO2 em tubulações industriais é a equação de estado Peng-Robinson, pela sua
simplicidade funcional e pelo seu poder de cálculo. Para estudo da velocidade sônica
nenhuma equação de estado é indicada. === Salvador
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