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Pressão Parcial de Vapor #2: Remoção de Ar (Parte 1)

O que é mais pesado, o ar ou o vapor

Na ‘Pressão Parcial de Vapor #1’ discutimos a necessidade de remover o ar do equipamento que utiliza vapor para conseguir usar o vapor mais eficientemente. Neste artigo, abordaremos brevemente a questão ‘O que é mais pesado, o ar ou o vapor?’ conforme avançarmos para a discussão do próximo artigo ‘Por onde o excesso de ar é removido do equipamento?’

– O peso molecular médio do ar é 29, o que significa que 1 mol pesa 29 gramas.
– O peso molecular do vapor (água) é 18, o que significa que 1 mol pesa 18 gramas.

Um gás sob condições padrão é 1 mol, então, comparado ao ar, pode-se dizer que o vapor é o mais leve dos dois.

Observação de referência: Condições padrão para gás podem ser definidas das duas formas a seguir:

– Definição de CPTP: 1 atm, 0°C (273,15 K), 1 mol = 22,4 L
– Definição de CNTP: 1 bar, 25°C (298,15 K), 1 mol = 24,8 L

Entretanto, sob condições reais…

– Os pesos específicos variam muito dependendo da temperatura e pressão.
– O espaço de vapor de um trocador de calor é preenchido com uma mistura de vapor e ar.
– As pressões parciais mudam dependendo das proporções de vapor e ar.

Como podemos notar, as condições reais estão longe das condições padrão, então os resultados atingidos sob condições padrão não são necessariamente aplicáveis.

Se examinarmos os pesos do vapor e do ar sob condições reais como aquelas do espaço de vapor dentro de um trocador de calor, descobrimos de forma interessante que eles variam muito dependendo das condições.

Como exemplo, digamos que o manômetro indique que a pressão da mistura de vapor e ar no mesmo vapor entrando primeiramente no espaço de vapor seja 1,0 [MPaG]. Neste caso, se a temperatura da mistura for mais baixa que 162°C, então o vapor é mais leve, mas se a temperatura for maior que 162°C, então o ar é mais leve. Desta forma, seja o ar mais leve que o vapor ou o vapor mais leve que o ar, isso muda dependendo da temperatura e das pressões parciais da mistura dos dois. Consulte o gráfico abaixo para ver o ponto em que os pesos relativos específicos do ar e do vapor se invertem.

Como resposta para a pergunta, ‘de onde o ar deve ser removido?’ não é suficiente dizer apenas ‘da parte de cima’ ou ‘da parte debaixo’. O estado da remoção do ar varia muito dependendo da configuração do espaço de vapor, e então é necessário considerar o assunto a partir de vários ângulos.