ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Modelagem da viscosidade de fluidos refrigerantes
AUTORES: COUTO, L. G. (UFF) ; MARTINS, R. J. (UFF) ; LAMEGO, L. S. R. (UFF)
RESUMO: Neste trabalho, estudou-se o comportamento viscoso de líquidos refrigerantes sob altas pressões e diversas temperaturas utilizando-se o modelo desenvolvido por Martins e Lamego, o qual tem por base a teoria de Eyring para o fluxo viscoso. Os líquidos refrigerantes investigados foram os seguintes fluoroalcanos: 1,1,1-trifluoroetano (R-143a), 1,1-dicloro-1-fluoroetano (R-141b), 1,1,1,2,2-pentafluoroetano (R-125), 2,2-dicloro-1,1,1-trifluoroetano (R-123), 1,1-dicloro-2,2,3,3,3-pentafluoroetano (R-225ca) e 1,3-dicloro-1,2,2,3,3-pentafluoroetano (R-225cb). De um modo geral, desvios médios absolutos inferiores a 2% foram obtidos, evidenciando que o modelo é adequado para descrever o comportamento viscoso dos líquidos investigados.
PALAVRAS CHAVES: viscosidade, pressão, temperatura
INTRODUÇÃO: Desde o surgimento do Protocolo de Montreal em 1987, que a utilização de hidrocarbonetos clorados (CFCs) como fluidos refrigerantes, tanto para uso doméstico como industrial, vêm sendo reduzida. A obtenção de possíveis substitutos aos CFCs tem sido objeto de diversos estudos encontrados na literatura. Porém, para avaliar a aplicabilidade dos refrigerantes alternativos aos CFCs, deve-se dispor de uma grande quantidade de dados experimentais de propriedades termodinâmicas e de transporte dessas substâncias. Quando dados dessa natureza não são encontrados na literatura, é preciso estimá-los nas condições desejadas. Tendo em vista que a viscosidade é uma propriedade de transporte imprescindível no desenvolvimento e otimização de processos industriais, é grande o número de modelos atualmente disponíveis para estimativa e previsão da viscosidade de fluidos puros e de misturas (POLING et al., 2001). Para investigar a dependência da viscosidade de líquidos refrigerantes com a temperatura e a pressão, o modelo utilizado (MARTINS et al, 2003), é: Eq.1. A equação de estado cúbica de Soave-Redlich-Kwong (POLING et al., 2001), abaixo representada, foi utilizada no cálculo do fator de compressibilidade nas condições de temperatura e pressão investigadas. Eq. 2.
MATERIAL E MÉTODOS: Dados experimentais de viscosidade dos fluidos refrigerantes R-143a (AVELINO et al, 2006), R-141b (DILLER et al, 1993), R125 (AVELINO et al, 2006), R123 (DILLER et al, 1993), e os isômeros R-125ca e R-125cb (TANAKA et al, 1994) foram correlacionados através do modelo anteriormente citado (MARTINS et al, 2003).
Os parâmetros característicos do modelo, B e C, são independentes da pressão, porém variam com a temperatura. A dependência dos parâmetros B e C com a temperatura, recentemente proposta (MARTINS e LAMEGO, 2008) foi considerada. onde Bo, B1, Co, e C1 são parâmetros ajustáveis, independentes da temperatura e da pressão.
Os cálculos envolvidos neste trabalho utilizaram programas confeccionados no Grupo de Estudo de Propriedades Físico-Químicas de Líquidos e de Processos Eletroquímicos da UFF. Esses programas foram desenvolvidos em ambiente Delphi (Delphi 4.0 da Borland) e fazem o ajuste dos dados de viscosidade segundo o modelo utilizado, equações 5 a 8. Os valores dos parâmetros, para cada composto investigado, foram obtidos pelo método de Levenberg-Marquardt (PRESS et al, 1992), posto que o ajuste é não-linear.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os valores de B0, B1, Co e C1 e os desvios obtidos na modelagem do comportamento viscoso dos seis líquidos refrigerantes, utilizando o modelo de Martins e Lamego (MARTINS e LAMEGO, 2008), estão representados na Tabela 1, assim como o intervalo de pressão, de temperatura e o número de dados utilizados. Cabe ressaltar que os desvios obtidos (AAD) foram menores que 2%, para os refrigerantes que não contém átomos de cloro, e da ordem de 5% para os compostos clorados. Tais resultados são excelentes, pois os erros experimentais descritos na literatura são da ordem de 5%.
A Figura 1 apresenta os resultados da modelagem da viscosidade do R-125 , evidenciando o bom acordo entre o modelo utilizado neste trabalho e o comportamento experimental.
CONCLUSÕES: O desempenho do modelo utilizado foi muito bom. Assim, pode-se concluir que, para os seis refrigerantes estudados, o modelo utilizado descreve de forma satisfatória o efeito da temperatura e da pressão na viscosidade desses líquidos. Além disso, observou-se um padrão de comportamento, associado à natureza do composto investigado, para os valores dos parâmetros característicos do modelo.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à FAPERJ e ao CNPq pelo apoio financeiro
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