Title

AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DE DIVERSAS EQUAÇÕES DE ESTADO NA DESCRIÇÃO DAS PROPRIEDADES TABELADAS DE VAPOR DE ÁGUA

AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DE DIVERSAS EQUAÇÕES DE ESTADO NA DESCRIÇÃO DAS PROPRIEDADES TABELADAS DE VAPOR DE ÁGUA

Authorship

Tasca, Mário Roberto Bellini; Júnior, Esly Ferreira da Costa; Furtado, Ricardo França

Tasca, Mário Roberto Bellini

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Júnior, Esly Ferreira da Costa

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Furtado, Ricardo França

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DOI

10.5151/2594-5327-0381

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Abstract

Neste trabalho analisa-se e compara-se o comportamento de diversas equações de estado na reprodução de valores experimentais tabelados, em diversas condições de temperatura e pressão, de propriedades termodinâmicas de vapor de água. Foram contempladas as seguintes equações de estado: Equação dos Gases Ideais, Equação de Van der Waals, Equação de Redlich – Kwong, Equação de Soave e a Equação de Peng–Robinson. A partir dos valores de temperatura e volume específico tabelados, cada uma destas equações foi utilizada para a predição do valor da pressão. No total foram utilizadas 542 condições experimentais. Foi analisado graficamente o módulo do erro relativo de cada uma das equações testadas em toda a faixa experimental estudada. O somatório dos quadrados dos erros de cada equação também foi analisado. Por meio da análise gráfica, observa- se que, para todas as equações, os maiores erros são obtidos em temperaturas próximas da à de saturação e em pressões elevadas. As equações de estado mais completas são mais precisas fora destas condições, mas são mais instáveis nelas. Isto ficou evidenciado pelo fato de o menor erro global ter sido obtido para a equação mais simples (Gás Ideal). Entretanto, se estas condições críticas são eliminadas, o erro global das equações mais complexas é inferior ao das mais simples. Conclui-se também que o uso de equações de estado mais complexas não implica necessariamente num menor erro.

The applicability of several state equations in the description of steam thermodynamic properties is studied in this work using experimental data reported by literature. The used state equations are: Ideal Gases Equation, Van der Waals Equation, Redlich - Kwong Equation, Soave Equation and the Peng-Robinson Equation. Using the experimental data of temperature and specific volume in these equations, the pressure value is calculated for each condition. It was used 542 experimental conditions. The relative error in the predicted value of pressure in each condition was graphically analyzed. The sum of the square errors of each equation was calculated and analyzed. Using graphic analysis, it was observed that, for all the equations, the largest errors values were obtained in the simulation of conditions with lower temperature values and high pressures values. Excluding these conditions, the more complex state equations have better accuracy. On the other hand, the more complex state equations are unstable in the conditions with lower temperature and high pressures. The fact of the smallest global error (using all conditions) has been obtained by the simplest equation (Ideal Gas) confirms this result. However, if these critic conditions are not used, the global error obtained using the most complex equations is smaller to the simplest equation global error. It is also concluded that the use of more complex state equations does not necessarily imply in a smaller error.

Keywords

Modelagem, Equação de estado, termodinâmica.

Modeling, state equations, Thermodynamic.