Aceleração de cálculos e visualização de propriedades termodinâmicas

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software para aceleração de cálculos de propriedades termodinâmicas por meio de interpolação linear de dados previamente calculados por equações de estado de múltiplos parâmetros, com pressão e entalpia como argumentos de entrada. A precisão dos valores interpolados encontra-se dentro dos parâmetros pré-estabelecidos. O programa incorpora a construção de um diagrama termodinâmico pressão-entalpia para a visualização de isotermas, isocóricas e isentrópicas, assim como fornece de forma imediata o valor da temperatura, densidade, entropia e título. É indiscutível a importância do conhecimento das propriedades termodinâmicas em qualquer projeto de sistema térmico ou equipamento de refrigeração. Tendo como precursora a equação de estado de van der Waals, passando pelas equações cúbicas e viriais, chegou-se à fonte mais precisa de dados de propriedades termodinâmicas: as equações empíricas de estado de múltiplos parâmetros. Se bem desenvolvidas, estas são capazes de representar propriedades termodinâmicas tão precisamente quanto os mais precisos dados experimentais. Quando isso acontece, tais equações tornam-se equações de referência para várias substâncias, não havendo necessidade de recorrer a dados experimentais ou tabelas. As equações de estado de múltiplos parâmetros só puderam evoluir graças à crescente capacidade de processamento dos computadores. Na simulação de sistemas térmicos, há a necessidade de se obter dados precisos e imediatos ao longo de um ciclo termodinâmico. Uma simulação de uma unidade térmica pode exigir centenas de dados de várias propriedades termodinâmicas aplicadas a vários componentes de um ciclo, tais como: compressor, bomba, evaporador, condensador, caldeira, etc, com um consumo de tempo considerável, implicando, assim, em um custo adicional ao trabalho/hora gasto por um profissional. As equações de estado de múltiplos parâmetros são originalmente desenvolvidas em função da temperatura e densidade. Em aplicações de engenharia, pressão e entalpia ou temperatura e entropia são largamente empregadas como argumentos de entrada. Assim, estas equações passam a utilizar processos iterativos que consomem um tempo maior. Este trabalho propõe uma forma de reduzir este tempo a ponto de se obter propriedades termodinâmicas em um tempo bastante inferior ao consumido pelas equações de estado