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Aquecimento da Água através de um Esquentador à gás

Por:   •  18/5/2016  •  Relatório de pesquisa  •  1.466 Palavras (6 Páginas)  •  423 Visualizações

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Aquecimento da Água através de um
Esquentador à gás

Resumo

Neste trabalho o objetivo foi, calcular o rendimento com que o esquentador consegue aquecer a água para diferentes partes da casa ao funcionar com diferentes quantidades de volume de gás, tendo a água como temperatura inicial de 20 °C. Foram realizados 4 ensaios de modo a descobrir o local mais rentável para aquecer a água.

Introdução

O objetivo, desta atividade, é determinar o rendimento no processo de aquecimento de água pelo esquentador cuja fonte é o gás natural, com duas potências de gás diferentes e com tempos de aquecimento fixos, para sabermos onde aquecer a água e descobrir se a distância da torneira ao esquentador interfere nos resultados.

 O rendimento é visto como sendo o quociente entre a energia útil ao sistema e a energia fornecida, multiplicamos por 100, para se estudar em termos de percentagem. O rendimento é apresentado pela equação (1).

                                                                             (1)[pic 1]

Para fazer variar a temperatura de uma certa massa de água é necessária energia, essa energia foi considerada como sendo a energia útil, dada pela expressão (2).

                                                                                                    (2)[pic 2]

Onde m representa a massa de água; c o valor da capacidade térmica mássica da água, tabelado em 4184 J kg-1 K-1 e  a variação de temperatura experimentada pela água. [pic 3]

A temperatura inicial foi medida retirando água fria da torneira, deixada num recipiente e medindo assim a sua temperatura.

A energia fornecida foi considerada a energia total libertada pela combustão do gás natural, calculada através do produto entre o poder calorifico, PCS, e a variação do volume, tal como se representa na equação (3)

Q = PCS  ΔVgás                                                                                           (3)[pic 4]

O valor do PCS é 37,9 MJ/m3 (9054kcal/m3).

Para determinar a energia perdida por cada metro de tubagem, entre os dois terminais (saída do esquentador e torneira) utilizou-se a energia calculada com a temperatura final medida no recipiente, E1, a energia calculada usando a temperatura final que é apresentada no mostrador digital do esquentador, E2, e o comprimento l das tubagens, tal como é apresentado na equação (4).

Energia perdida em cada metro de tubagem =                                     (4)[pic 5]

Em relação aos custos da água, estes são dados pela expressão (5), onde o   Gasto, em litros, é convertido para m3 e multiplicado pelo preço de 1 m3, que na SMAS corresponde a 0,6575€, no segundo escalão.[pic 6]

Custo (água) =                                                                      (5)[pic 7]

No que toca ao custo do gás tem-se a conversão de um m3 para kW h (1 m3 = 10,8 kW h)3. A expressão do custo é dada pelo produto entre o número de metros cúbicos gastos,, pelo custo de um m3, que na Galp corresponde a 0,7482 € , no segundo escalão. [pic 8]

Custo (gás) =                                                                      (6)[pic 9]

Procedimento Experimental

  Neste trabalho foi realizado dois ensaios em diferentes locais da casa: a cozinha, mais próxima do esquentador; e a casa de banho, mais afastada. Utilizando sempre o mesmo recipiente como reservatório para a água.

Na atividade realizada na cozinha, colocamos no primeiro ensaio a válvula de gás no máximo, abrindo também a torneira no seu máximo caudal de água quente ate encher o respetivo recipiente medindo a temperatura passando 15 segundos. Repetindo o mesmo procedimento com a válvula de gás no meio.

Na atividade realizada na casa de banho, realizamos os mesmos procedimentos, mas aumentando o tempo de recolha de água para 30 segundos para minimizar o erro.

Resultados experimentais

Tabela 1: valores obtidos através do aquecimento da água no esquentador em diferentes locais da casa e com a válvula do gás na posição máxima.

Cozinha

Casa de banho

1.º Ensaio

2.º Ensaio

1.º Ensaio

2.º Ensaio

∆t (s)

15

15

30

30

∆Vgás (m3)

0,015

0,015

0,028

0,028

Vágua (L)

2.45

2.40

4.40

4.30

Tinicial (º C)

20

20

20

20

Tfinal  (º C)

53

52

50

51

l (m)

1

1

8

8

...

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