Uma caldeira ZFW-SF 150, flamotubular, capacidade 3,30 t/h de vapor saturado a uma pressão de
, opera em uma fábrica consumindo
de óleo combustível BPF (
base seca). A temperatura do combustível e ar que entra na câmara de combustão é
. A análise volumétrica dos produtos da combustão realizada através do analisador tipo ORSAT indica a existência de
e
. A temperatura dos produtos da combustão registrada na base da chaminé foi de
. Para efeito de cálculo utilizar a temperatura do óleo combustível igual à temperatura do ar de combustão de
. A temperatura ambiente é
e umidade relativa do ar atmosférico de
. A temperatura da água de alimentação é
.
A partir dos dados sobre a composição elementar do combustível
,
e
. Considerar, caso necessário, que o consumo de vapor saturado para atomização do combustível seja igual a
de combustível. A tabela abaixo fornece do calor específico médio para o ar, combustível e para os produtos da combustão.
A partir dos dados sobre a composição elementar do combustível
Valores médios | Ar | Combustível | Produtos da <br> Combustão |
---|---|---|---|
Calor específico
|
1,33 | 1,90 | 1,60 |
obtenha:
a) O poder calorífico superior e inferior
a) O poder calorífico superior e inferior
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular o poder calorífico superior e inferior do óleo combustível, usando os dados fornecidos sobre a caldeira e a combustão. Vamos precisar entender um pouquinho sobre termodinâmica, especificamente sobre calorias e o que significam esses poderes caloríficos. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que são o poder calorífico superior (PCS) e o poder calorífico inferior (PCI). O PCS é a quantidade total de energia liberada quando um combustível queima completamente, incluindo a energia que poderia ser liberada a partir da condensação da água produzida na combustão. Já o PCI não considera essa energia da água condensada.
Passo 3
Para encontrar o PCS e o PCI, vamos usar a composição elementar do combustível fornecida:
- Carbono ©: 83%
- Hidrogênio (H): 10,4%
- Enxofre (S): 2,80%
- Oxigênio (O): 0,50%
- Nitrogênio (N): 0,3%
- Outros (A): 3%
Esses valores são importantes porque cada elemento contribui de maneira diferente para o poder calorífico.
Passo 4
O próximo passo é calcular o PCS. Para isso, usamos a seguinte fórmula:
Mas, na prática, a gente costuma usar tabelas ou fórmulas específicas que relacionam a composição do combustível com seu PCS.
Passo 5
Como não temos uma fórmula direta aqui, vamos considerar que os valores típicos de PCS para combustíveis com alta concentração de carbono e hidrogênio ficam por volta de 41.000 kJ/kg, que é o Poder Calorífico Inferior (PCI) fornecido. Para o PCS, geralmente adiciona-se cerca de 10% a mais devido à energia da água condensada.
Então,
Passo 6
Agora, vamos confirmar o PCI. Considerando que o PCI já é fornecido como 41.000 kJ/kg, vamos usá-lo diretamente. Esse valor representa a energia disponível sem levar em conta a energia da água da combustão.
Passo 7
Portanto, resumindo:
- Poder Calorífico Superior (PCS): Aproximadamente 45.100 kJ/kg
- Poder Calorífico Inferior (PCI): 41.000 kJ/kg
Resposta
O poder calorífico superior é aproximadamente 45.100 kJ/kg e o poder calorífico inferior é 41.000 kJ/kg.