Click here to load reader

Apostila de Termodiâmica para uso energético del biogás y el lodo

  • View
    120

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Este trabajo aborda los conceptos fundamentales de termodinámica y sus leyes, ademas tiene un capítulo de la conversión de energía del biogás y el lodo , esto s gasificación , pirolisis y combustión, asi como un capítulo de secado, que incluye el concepto de escado, tipos de secadores y calculo de un secador rotativo para lodos y balance térmico.

Text of Apostila de Termodiâmica para uso energético del biogás y el lodo

  • APOSTILA DE FUNDAMENTOS DA TERMODINMICA PARA USO ENERGTICO DO BIOGS E LODO

    DESA-CEEFE

    2012

    UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Escola de Engenharia

    Programa de Ps-Graduao em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hdricos.

    APOSTILA DE FUNDAMENTOS DA

    TERMODINMICA PARA USO ENERGTICO DO

    BIOGS E LODO

    Depto. de Engenharia Sanitria e Ambiental Universidade Federal de Minas de Gerais Prof. Dr. Angel Amado Recio Recio Professor Visitante Centro de Pesquisa para a Eficincia Energtica Faculdade de Engenharia Mecnica. Universidade de Oriente. Cuba Revisado por: Eng. Sabrina Rubinger. Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hdricos.

    Belo Horizonte, 2012.

  • APOSTILA DE FUNDAMENTOS DA TERMODINMICA PARA USO ENERGTICO DO BIOGS E LODO

    DESA-CEEFE

    2012

    O universo foi criado para a educao, alimento, prazer e educao do homem. Educar preparar o homem para a vida.

    Ensinar, o que se sabe, acima de tudo uma obra de amor infinito. A educao comea com a vida e s termina com a morte.

    Jos Mart.

    IMPORTANTE.

    Esta Apostila no abrange toda a Termodinmica, apenas o suficiente para ps-graduados adquirirem conhecimento para aplicao em suas pesquisas. A apostila baseada em notas de aulas, que apresentam resumidamente o contedo de vrios livros e artigos relacionados ao assunto. Em momento algum o aluno deve supor que apostila substitui ou torna desnecessria a leitura de livros. Ao contrrio, a funo desta somente facilitar ao aluno o uso dos referidos livros, continuando seu emprego imprescindvel a uma compreenso equilibrada e abrangente da disciplina.

    Prof. Dr. Angel Amado Recio Recio Centro de Pesquisa para a Eficincia Energtica Faculdade de Engenharia Mecnica. Universidade de Oriente. Cuba Agosto de 2012

  • APOSTILA DE FUNDAMENTOS DA TERMODINMICA PARA USO ENERGTICO DO BIOGS E LODO

    DESA-CEEFE

    2012

    i

    ndice

    Introduo ......................................................................................................................... 1 Tema 1 Conceitos bsicos. ............................................................................................ 2

    1.1 Sistemas Termodinmicos.................................................................................... 2 1.2 Estado e Propriedades de uma Substncia. .......................................................... 3 1.3 Processo ................................................................................................................ 4 1.4 Ciclo Termodinmico ........................................................................................... 5 1.5 Densidade, peso especfico, presso .................................................................... 6 1.6 Lei Zero da Termodinmica ............................................................................... 10 1.7 Exerccios ........................................................................................................... 13

    Tema 2 Propriedades de uma substncia pura ............................................................. 14 2.1 Substncia Pura .................................................................................................. 14 2.2 Equilbrio de Fase Lquido - Vapor ................................................................... 14 2.3 Consideraes importantes. ................................................................................ 16 2.4 Propriedades de estado da fase de vapor ............................................................ 17 2.5 Propriedades Independentes das Substncias Puras ........................................... 18 2.6 Equaes de Estado ............................................................................................ 19 2.7 Tabelas de Propriedades Termodinmicas. ........................................................ 19

    Tema 3 Primeira Lei da Termodinmica ..................................................................... 21 3.1 Trabalho e calor .................................................................................................. 21 3.2 Primeira lei da termodinmica ........................................................................... 27 3.3 Exerccios ........................................................................................................... 38

    Tema 4 Gs Ideal ......................................................................................................... 40 4.1 Introduo........................................................................................................... 40 4.2 Tipos de gases ideais .......................................................................................... 40 4.3 Leis que regem os gases ideais termodinmicos clssicos ................................. 41

    4.3.1 Lei de Boyle-Mariotte (T = constante) ........................................................ 41 4.3.2 Lei de Charles (P = constante) .................................................................... 41 4.3.3 Lei de Gay-Lussac (V = const.) ................................................................... 42

    4.4 Equao de estado dos gases ideais.................................................................... 43 4.5 Misturas Gasosas ................................................................................................ 45 4.6 Exerccios ........................................................................................................... 47

    Tema 5 Processos termodinmicos.............................................................................. 48 5.1 Introduo........................................................................................................... 48 5.2 O Processo Isobrico (P = C) ............................................................................. 49 5.3 O Processo Isocrico (ou isovolumtrico. V = C) ............................................. 51

  • APOSTILA DE FUNDAMENTOS DA TERMODINMICA PARA USO ENERGTICO DO BIOGS E LODO

    DESA-CEEFE

    2012

    ii

    5.4 Capacidade calrica e Calor especfico .............................................................. 53 5.5 A relao entre e ..................................................................................... 53 5.6 O Processo Isotrmico (T = C). .......................................................................... 54 5.7 Processo adiabtico reversvel, isentrpico (s = constante ) .............................. 56 5.8 Processo politrpico ........................................................................................... 59 5.9 Exerccios ........................................................................................................... 61

    Tema 6 Segunda lei da termodinmica........................................................................ 63 6.1 Introduo........................................................................................................... 63 6.2 A Segunda Lei: sua necessidade. ....................................................................... 63 6.3 Enunciados ......................................................................................................... 64 6.4 Ciclo de Carnot (ou Motor de Carnot). (Engenheiro Francs Nicolas Leonard Sadi Carnot, 1796-1832) ............................................................................................. 66 6.5 Entropia e Segunda Lei da Termodinmica ....................................................... 67 6.6 Exerccios ........................................................................................................... 69

    Tema 7 Processos e tecnologias de converso energia de biogs e lodo: Pirlise, Gaseificaco e Combusto de lodo ................................................................................. 70

    7.1 Introduo........................................................................................................... 70 7.2 Conceito de biomassa ......................................................................................... 70 7.3 Utilizao da biomassa como combustvel ........................................................ 71 7.4 Processos de converso energtica da biomassa. ............................................... 72

    7.4.1 Processos Termoqumicos. .......................................................................... 72 7.4.1.1 Combusto ............................................................................................. 72 7.4.1.2 Formas de combusto ............................................................................ 76 7.4.1.3 Reaes estequiomtricas de combusto ............................................... 76 7.4.1.4 Balano de Massa e Energia nos Processos de Combusto................... 77 7.4.1.5 Clculo de composio de produtos de combusto ............................... 79 7.4.1.6 Temperaturas de combusto .................................................................. 85 7.4.1.7 Pirlise ................................................................................................... 86 7.4.1.8 Gaseificao........................................................................................... 92

    7.4.1.8.1 Gaseificao do lodo ...................................................................... 99 Tema 8 Conceitos Secagem. Secagem enrgico de lodo. Desenho de secadores .... 103

    8.1 Conceito de secagem ........................................................................................ 103 8.2 Umidade de um slido.....................................................................