Desenvolvimento de um sistema para determinação da massa específica de líquidos em função da variação de pressão e temperatura simultaneamente

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos Júnior, José Julio Pinheiro dos
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/22624
http://dx.doi.org/10.22409/PGMEC.2020.d.02584513781
Resumo: Este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de medição de massa específica de líquidos, no qual permita determinar a massa específica de líquidos a diferentes pressões e temperatura. Esse sistema foi desenvolvido no Laboratório de Fluidos do Inmetro e permitirá, também: avaliar futuros materiais de referência certificados em massa específica (MRC) necessários na calibração de densímetros digitais; obter algoritmos para massa específica, coeficiente de expansão térmica e fator de compressibilidade de diferentes líquidos, além de determinar o volume de picnômetros de aço utilizado na medição de massa específica de líquidos em sistemas pressurizados. Para os resultados obtidos foram dados um tratamento Metrológico, sendo determinados os valores de incerteza para as diferentes curvas de massa específica dos líquidos em análise e, também para os coeficientes de expansão térmica e os fatores de compressibilidade dos mesmos. Para análise das grandezas termofísicas determinadas no sistema, foram fixadas as seguintes faixas de pressão: 1 bar (0,1 MPa) a 150 bar (15 MPa) e de temperatura: 4 ºC (277,15 K) a 40 ºC (313,15 K). O sistema de medição é composto basicamente por: célula de pressão; densímetro digital; banhos termostáticos; bomba comparadora e por um picnômetro de aço com volume e massa precisamente definidos que além de ser usado para a validação do sistema, permitiu determinar a massa específica dos líquidos n-dodecano, n-nonano, água bidestilada e deaerada e álcool etílico anidro combustível nas condições de pressão e temperatura especificadas. Com análise dos resultados, verifica-se que este sistema proporciona resultados de massa específica com incerteza na ordem de 0,04% para as condições fixadas, fornecendo com isso uma maior confiabilidade nos processos de transferência de custódia, além de dar subsídios à Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT – Instituto de Normalização Brasileira, na elaboração das referidas tabelas frente à International Standarization Organization – ISO - Instituto de Normalização Internacional.
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Para os resultados obtidos foram dados um tratamento Metrológico, sendo determinados os valores de incerteza para as diferentes curvas de massa específica dos líquidos em análise e, também para os coeficientes de expansão térmica e os fatores de compressibilidade dos mesmos. Para análise das grandezas termofísicas determinadas no sistema, foram fixadas as seguintes faixas de pressão: 1 bar (0,1 MPa) a 150 bar (15 MPa) e de temperatura: 4 ºC (277,15 K) a 40 ºC (313,15 K). O sistema de medição é composto basicamente por: célula de pressão; densímetro digital; banhos termostáticos; bomba comparadora e por um picnômetro de aço com volume e massa precisamente definidos que além de ser usado para a validação do sistema, permitiu determinar a massa específica dos líquidos n-dodecano, n-nonano, água bidestilada e deaerada e álcool etílico anidro combustível nas condições de pressão e temperatura especificadas. Com análise dos resultados, verifica-se que este sistema proporciona resultados de massa específica com incerteza na ordem de 0,04% para as condições fixadas, fornecendo com isso uma maior confiabilidade nos processos de transferência de custódia, além de dar subsídios à Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT – Instituto de Normalização Brasileira, na elaboração das referidas tabelas frente à International Standarization Organization – ISO - Instituto de Normalização Internacional.This work aims to develop a system for measuring density of liquids, in which it is possible to determine the density of liquids at different pressures and temperatures. This system was developed at the Fluid Laboratory of Inmetro and will also allow: to evaluate future certified reference materials in density (MRC) required in the calibration of digital densimeters; obtain algorithms for density, thermal expansion coefficient and compressibility factor of different liquids, in addition to determining the volume of steel pycnometers used in the measurement of density of liquids in pressurized systems. For the obtained results a Metrological treatment was given, being determined the uncertainty values for the different density curves of the liquids under analysis and, also for the thermal expansion coefficients and the compressibility factors of the same. For the analysis of the thermophysical quantities determined in the system, the following pressure ranges were fixed: 1 bar (0,1 MPa) at 150 bar (15 MPa) and temperature: 4 ºC (277,15 K) at 40 ºC (313,15K). The measurement system is basically composed of: pressure cell; digital densimeter; thermostatic baths; comparator pump and a steel pycnometer with precisely defined volume and mass, which in addition to being used for system validation, allowed the determination of the density of n-dodecane, n-nonane liquids, double-distilled and deaerated water and anhydrous ethyl alcohol fuel in the specified pressure and temperature conditions. With analysis of the results, it appears that this system provides density results with uncertainty in the order of 0,04% for the conditions set, thus providing greater reliability in the custody transfer processes, in addition to providing subsidies to the Brazilian Association of Technical Norms - ABNT - Brazilian Standardization Institute, in the elaboration of the referred tables concerning the International Standardization Organization - ISO - International Standardization Institute.206f.Pereira, Roberto GuimarãesKanizawa, Fábio ToschioPardal, Juan ManuelParise, José Alberto dos ReisRomero, Oldrich Joelhttp://lattes.cnpq.br/0045135828837132http://lattes.cnpq.br/9607255646013062http://lattes.cnpq.br/3224415356655580http://lattes.cnpq.br/3583921436364162http://lattes.cnpq.br/0940801179974135http://lattes.cnpq.br/3981995002595753Santos Júnior, José Julio Pinheiro dos2021-07-15T12:59:33Z2021-07-15T12:59:33Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfSANTOS JUNIOR, José Julio Pinheiro dos. Desenvolvimento de um sistema para determinação da massa específica de líquidos em função da variação de pressão e temperatura simultaneamente. 2020. 206f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2020.https://app.uff.br/riuff/handle/1/22624Aluno de Doutoradohttp://dx.doi.org/10.22409/PGMEC.2020.d.02584513781CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2022-10-06T19:50:28Zoai:app.uff.br:1/22624Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202024-08-19T11:15:00.668345Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false
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