Um superaquecedor com rendimento de 87 % operando a 1,4 MPa atende uma demanda de 2210 / / h de vapor superaquecido a 330^circ C, fornecido por uma caldeira de eficiência 90 % que gera vapor saturado a 195^circ C, essa alimentada por água a 185^circ C.O indicador de calor especifico dos gases na regiăo do superaquecedor registrou 1,901 kJ / m^3 bul<=t Ce sabe-se que o poder calorifico inferior do combustivel usado na planta é de 36,96 MJ / kg. Sabe-se que há uma perda de 100^circ C na temperatura dos gases no superaquecedor e de 150^circ C na caldeira. Com essas informaçöes e sabendo que o calor especifico da água é de 4200J/kg, Calcule:
Calor instantâneo fornecido pelo superaquecedor ao vapor demandado;

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está pedindo e identificar o que precisamos para resolver. O exercício trata de termodinâmica aplicada a um sistema de geração de vapor. Precisamos calcular o calor instantâneo fornecido pelo superaquecedor ao vapor demandado. Para isso, vamos precisar entender conceitos como eficiência térmica, fluxo de massa, calor específico e diferenças de temperatura.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados fornecidos:
  • Eficiência do superaquecedor: 87%
  • Pressão de operação: 1,4 MPa
  • Demanda de vapor: 2210 kg/h
  • Temperatura do vapor superaquecido: 330°C
  • Eficiência da caldeira: 90%
  • Temperatura do vapor saturado gerado pela caldeira: 195°C
  • Temperatura da água alimentada: 185°C
  • Calor específico dos gases no superaquecedor: 1,901 kJ/m³·°C
  • Poder calorífico inferior do combustível: 36,96 MJ/kg
  • Perda de temperatura no superaquecedor: 100°C
  • Perda de temperatura na caldeira: 150°C
  • Calor específico da água: 4200 J/kg·°C

Passo 3

Vamos converter a demanda de vapor de kg/h para kg/s para facilitar os cálculos:
Fluxo de massa = 2210 , kg/h3600 , s/h approx 0,614 , kg/s

Passo 4

O superaquecedor aumenta a temperatura do vapor de saturado para superaquecido. A diferença de temperatura que o superaquecedor precisa fornecer é:
De

Passo 5

A quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do vapor é calculada usando a fórmula:
Q = dotm cdot Cp cdot De
Onde:
  • dotm é o fluxo de massa (0,614 kg/s)
  • Cp é o calor específico do vapor
  • De é a variação de temperatura (135°C)
No entanto, precisamos determinar Cp. A informação fornecida sobre o calor específico dos gases no superaquecedor é 1,901 kJ/m³·°C, mas para o vapor, geralmente usamos valores aproximados, como 2,1 kJ/kg·°C para vapor de água. Vamos usar esse valor para Cp.

Passo 6

Substituindo os valores na fórmula:
Q = 0,614 , kg/s times 2100 , J/kg·°C times 135°C
Q = 0,614 times 2100 times 135 = 174.633 , J/s , ou , 174,633 , kW

Passo 7

Considerando a eficiência do superaquecedor, que é de 87%, o calor efetivamente fornecido ao vapor é:
Qefetivo = Q times Eficiência ê
Qefetivo = 174,633 , kW times 0,87 approx 151,7 , kW

Resposta

O calor instantâneo fornecido pelo superaquecedor ao vapor demandado é aproximadamente 151,7 kW.

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