Para o problema 10, supondo que a eficiência da caldeira seja de 95%, calcule a vazão mássica de combustível para o combustível:
a) Bagaço de cana com
de umidade
b) Gás natural
c) Lenha com
de umidade e pci de
d) Cavaco com pci de
a) Bagaço de cana com
b) Gás natural
c) Lenha com
d) Cavaco com pci de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a vazão mássica de combustível para uma caldeira que tem 95% de eficiência. Para isso, vamos usar a matéria de termodinâmica, especificamente sobre poder calorífico dos combustíveis. Vamos precisar da fórmula que relaciona a energia necessária com o poder calorífico e a eficiência da caldeira.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula que conecta esses valores. A vazão mássica de combustível (
) pode ser calculada usando a seguinte equação:
Onde:
-
é a energia necessária para a caldeira (em kcal/h ou outra unidade de energia). -
é o Poder Calorífico Inferior do combustível (em kcal/kg). -
é a eficiência da caldeira (em decimal, então 95% vira 0,95).
Passo 3
Agora, vamos aplicar essa fórmula para cada tipo de combustível listado no exercício. Mas atenção! Quando o combustível tem um certo nível de umidade, isso afeta o seu poder calorífico efetivo. Precisamos ajustar o PCI para considerar a umidade.
A fórmula ajustada para combustíveis com umidade é:
Onde a umidade está em forma decimal (por exemplo, 50% é 0,5).
Passo 4
a) Bagaço de cana com 50% de umidade
-
Dados:
- Umidade: 50% = 0,5
- Vamos supor que o PCI do bagaço de cana seja, por exemplo, 4000 kcal/kg (esse valor pode variar dependendo da fonte).
-
Ajustando o PCI:
-
Calculando a vazão mássica:
b) Gás natural
-
Dados:
- Gás natural geralmente tem um PCI de cerca de 9000 kcal/m³. Contudo, para ter a unidade em relação à massa, precisamos do poder calorífico por kg. Supondo que seja aproximadamente 5000 kcal/kg.
-
Como não há umidade:
-
Calculando a vazão mássica:
c) Lenha com 20% de umidade e PCI de 2300 kcal/kg
-
Dados:
- Umidade: 20% = 0,2
- PCI: 2300 kcal/kg
-
Ajustando o PCI:
-
Calculando a vazão mássica:
d) Cavaco com PCI de 2500 kcal/kg
-
Dados:
- Não há informação sobre umidade, então assumimos imediato.
- PCI: 2500 kcal/kg
-
Ajustando o PCI (sem umidade):
-
Calculando a vazão mássica:
Resposta
Assim, a vazão mássica de combustível para cada tipo é:
a) Bagaço de cana:
b) Gás natural:
c) Lenha:
d) Cavaco:
Lembre-se de substituir
pelo valor específico da energia necessária para a caldeira no seu problema!