Os carvões de Candiota com composição C:
, cinzas: 50,3% e do carvão fóssil em C:
, H:
, S:
, O:
, N: 1%, cinzas:
. Uma unidade geradora de vapor, com capacidade para
de vapor superaquecido (
), é projetada para queimar estes combustíveis. A temperatura da água de alimentação é de
. e que as cargas térmicas inferiores a
. Admitindo um rendimento térmico da ordem de 85%, estimar:
a. O consumo dos respectivos carvões utilizados.
a. O consumo dos respectivos carvões utilizados.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O problema fala sobre calcular quanto de cada tipo de carvão (Candiota e fóssil) precisamos para alimentar uma usina que gera vapor. A gente vai usar conceitos de balanço de energia e composição química dos carvões. Precisamos saber a capacidade da usina, a composição dos carvões e a eficiência térmica para resolver.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia total que a usina precisa fornecer para gerar o vapor. Sabemos que a capacidade é de
de vapor superaquecido a
e
. Para isso, usamos a entalpia do vapor nessa condição.
Passo 3
Vamos considerar a temperatura de entrada da água de
. A energia necessária para aquecer a água até a condição do vapor é dada pela diferença de entalpia entre os dois estados. Precisamos obter os valores das tabelas de vapor para
e
e para a água a
.
Passo 4
Supondo que a entalpia do vapor superaquecido seja
e a da água de entrada seja
, a energia total necessária por segundo é:
Passo 5
Considerando o rendimento térmico de
, a energia que precisa ser fornecida pelos carvões é:
Passo 6
Agora, vamos calcular a energia fornecida por cada tipo de carvão. Para isso, usamos o poder calorífico de cada carvão, que depende de sua composição. O poder calorífico é a energia liberada na queima completa do carvão.
Passo 7
Considerando as porcentagens de carbono, hidrogênio, enxofre e outros elementos, calculamos o poder calorífico de cada carvão usando a seguinte fórmula simplificada:
Onde
,
, e
são as porcentagens em massa de carbono, hidrogênio e enxofre, respectivamente.
Passo 8
Calculamos o PCC para cada carvão:
Para o carvão de Candiota:
Para o carvão fóssil:
Passo 9
Agora, sabendo a energia total que precisa ser fornecida e o PCC de cada carvão, podemos calcular a massa necessária de cada carvão:
Passo 10
Assumindo que a energia fornecida será dividida proporcionalmente entre os dois carvões, calculamos:
Resposta
O consumo necessário de carvão de Candiota é aproximadamente
kg/s e de carvão fóssil é aproximadamente
kg/s para alimentar a usina com 170 kg/s de vapor superaquecido, considerando um rendimento térmico de 85%.
Exercícios relacionados
O telhado de uma casa com aquecimento elétrico tem 8 m de comprimento, 6 m de largura e 0,3 m de espessura e é feito de uma camada plana de concreto, cuja condutividade térmica é
. As temperaturas das superfícies interna e externa do telhado, medidas durante 10 horas em uma noite, são de 292 e 277 K , respectivamente. Determine:
A taxa de perda de calor através do telhado naquela noite. Resp: 1920 W
A taxa de perda de calor através do telhado naquela noite. Resp: 1920 W
Considerando os mesmos dados da questão 1, mas admitindo agora que as perdas de calor diminuíram de
para
, pede-se para estimar o quanto reduziu o consumo de cada combustível para um ano de operação. Expresse a diferença real em tEP/ano considerando o regime de operação de 24hr/dia.
Dados: .
Dados:
Considere a placa da base de um ferro de passar de 1200 W , espessura
, área da base
e condutividade térmica
. a superfície interna da placa está sujeita a um fluxo de calor uniforme gerado pela resistência do ferro. Quando alcança condições de operação permanentes, a temperatura da superfície externa da placa mede
. Desconsiderando qualquer perda de calor através da seção superior do ferro:
Obtenha a relação para a variação de temperatura na placa da base de ferro resolvendo a equação diferencial;
Resp:
Obtenha a relação para a variação de temperatura na placa da base de ferro resolvendo a equação diferencial;
Resp:
O telhado de uma casa com aquecimento elétrico tem 8 m de comprimento, 6 m de largura e 0,3 m de espessura e é feito de uma camada plana de concreto, cuja condutividade térmica é
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O custo dessa perda de calor para o proprietário durante 1 mês, considerando que o custo da eletricidade é de . Resp:
O custo dessa perda de calor para o proprietário durante 1 mês, considerando que o custo da eletricidade é de