Problemas de temperatura causados pelo ar
O vapor está sendo fornecido ao seu processo na pressão correta, mas por algum motivo está abaixo da temperatura esperada? O produto não está aquecendo na temperatura correta? Durante a inicialização ou operação normal, o ar se dissipa e se mistura com o vapor, reduzindo efetivamente a pressão do vapor e resultando em menor transferência de calor. Este fenômeno pode ser explicado pela lei da pressão parcial de Dalton.
Lei de Dalton de Pressões Parciais
A Lei de Dalton de pressões parciais estabelece que:
Se diferentes tipos de gases forem misturados, a pressão total da mistura de gás é igual à soma das pressões parciais de cada tipo de gás.
PTotal = P1 + P2 + … + Pn
Portanto, se o equipamento contiver outros gases além do vapor, os outros gases afetarão a pressão total exibida no manômetro do vaso.
Por que a temperatura não sobe?
A maioria dos equipamentos a vapor se enche de ar quando não está em uso. Para uma operação adequada, este ar deve ser removido do sistema na inicialização. Se o ar não for expelido, ele permanecerá dentro da unidade e evitará que o espaço de vapor seja completamente preenchido com vapor saturado. Então, ao medir a pressão do espaço de vapor, a pressão indicada é a pressão da mistura de ar e vapor:
PTotal = P1 (Ar) + P2 (Vapor)
Quando o espaço de vapor contém uma mistura de vapor e ar, a pressão indicada no manômetro (PTotal) não pode ser usada para avaliar com precisão a temperatura do vapor, denotada por P2.
A temperatura real do vapor será sempre menor do que o esperado, o que resultará em falta de temperatura.
Informação complementar
Embora não esteja diretamente relacionado à lei das pressões parciais de Dalton, é importante notar que o ar interfere fortemente na transferência de calor porque é um mau condutor de calor. O ar também pode atrasar o tempo de partida ao restringir o fluxo de vapor, bem como causar corrosão quando misturado com água ou condensado.
Além disso, embora o termo “ar” seja usado neste artigo, a questão não está relacionada apenas ao ar, mas também a outros gases não condensáveis, como aqueles formados às vezes como subprodutos do tratamento de água.
Informações essenciais para processos de troca térmica
O vapor e o ar têm sua própria pressão parcial e a Lei de Dalton prevê como uma mistura de vapor e ar se comporta, estabelecendo que a soma das pressões parciais é igual à pressão total da mistura.
Supondo que a pressão total em um vaso seja de 4 bar e que a mistura consiste em 75% de vapor e 25% de ar, o vapor teria uma pressão parcial de 0,75 x 4 = 3 bar, enquanto a pressão parcial do ar seria de 0,25 x 4 = 1 bar.
A temperatura da mistura corresponde à temperatura do vapor saturado por 3 bar, especificamente 133,5 ºC. O vapor saturado sem qualquer ar teria uma temperatura de 143,6 ºC a 4 bar.
A tabela abaixo mostra a temperatura da mistura para várias proporções de mistura e pressões de vapor. Essas informações são essenciais para processos de troca térmica.
|
Vapor Saturado |
Temperatura da mistura para % de volume de ar |
|||
|
p bar |
t ºC |
10 % |
20 % |
30 % |
|
2 |
120.2 |
116.7 |
113.0 |
110.0 |
|
4 |
143.6 |
140.0 |
135.5 |
131.1 |
|
6 |
158.8 |
154.5 |
150.3 |
145.1 |
|
8 |
170.4 |
165.9 |
161.3 |
165.9 |
|
10 |
179.9 |
175.4 |
170.4 |
165.0 |
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