Princípio de funcionamento do compressor

Por razões de custo, os compressores centrífugos de estágio único e os sopradores de alta pressão são os mais amplamente utilizados em sistemas de recompressão mecânica de vapor (MVR); a discussão a seguir concentrar-se-á nessas configurações.

Os compressores centrífugos são máquinas de controle volumétrico, o que significa que, independentemente da pressão de sucção, a vazão volumétrica permanece praticamente constante. Em contraste, a vazão mássica varia em proporção à pressão absoluta de sucção. O ciclo de compressão de um compressor centrífugo de estágio único é representado em um diagrama entalpia‑entropia.

Potência requerida por um compressor centrífugo de estágio único:

Por exemplo: O vapor d’água saturado proveniente do evaporador é comprimido, partindo de um estado de entrada com p1 = 1,9 bar e t1 = 119 °C, até p2 = 2,7 bar e t2 = 161 °C (razão de compressão Π = 1,4). O processo de compressão segue a curva politrópica 1–2, e o aumento da entalpia específica do vapor é Δhp.

Para a entalpia específica h2 do vapor, utilizando a equação da eficiência isentrópica do compressor:

O valor resultante é h2 = 2785 kJ/kg (ηs = 0,8 aplica-se a um compressor centrífugo de estágio único operando com vapor). t2 = 161°C corresponde a h2 e p2. Nesse ponto, o vapor pode ser utilizado para aquecer o evaporador de primeiro efeito. Primeiro, perde o superaquecimento e resfria até atingir a temperatura de saturação t3 (130°C) à pressão p2 (2,7 bar). A essa temperatura, entra no aquecedor do evaporador. Com base em…

Entre outros fatores, a potência específica de compressão politrópica hp depende do expoente politrópico κ, da massa molar M do gás de admissão, bem como da temperatura de entrada e do aumento de pressão desejado. Para a potência acoplada efetiva do motor primário (motor elétrico, motor a gás, turbina, etc.), é considerada uma margem maior para as perdas mecânicas. Um compressor centrífugo de estágio único fabricado com materiais padrão pode alcançar uma razão de pressão do vapor de 1,8; com materiais de qualidade superior, como o titânio, essa razão pode chegar a 2,5. Consequentemente, a pressão final p2 é 1,8 vezes a pressão de admissão p1, ou até no máximo 2,5 vezes. Isso corresponde a um aumento na temperatura do vapor saturado de aproximadamente 12 a 18 K, podendo o incremento máximo de temperatura atingir até 30 K, dependendo da pressão de admissão. No que diz respeito à tecnologia de evaporação, a prática mais comum é expressar a pressão em função da respectiva temperatura de ebulição da água. Assim, a diferença efetiva de temperatura pode ser indicada diretamente.

Por exemplo: uma pressão de entrada p1 = 1 bar corresponde a 100 °C, enquanto a pressão final p2 = 1,7 bar corresponde a 115,2 °C; a razão de pressão Π = p2/p1 = 1,7, e o aumento da temperatura do vapor saturado é de 15,2 K.

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