Um superaquecedor com rendimento de
operando a
atende uma demanda de 2210 /
de vapor superaquecido a
, fornecido por uma caldeira de eficiência
que gera vapor saturado a
, essa alimentada por água a
.O indicador de calor especifico dos gases na regiăo do superaquecedor registrou
sabe-se que o poder calorifico inferior do combustivel usado na planta é de
. Sabe-se que há uma perda de
na temperatura dos gases no superaquecedor e de
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;
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:
Passo 4
O superaquecedor aumenta a temperatura do vapor de saturado para superaquecido. A diferença de temperatura que o superaquecedor precisa fornecer é:
Passo 5
A quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do vapor é calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é o fluxo de massa (0,614 kg/s) -
é o calor específico do vapor -
é a variação de temperatura (135°C)
No entanto, precisamos determinar
. 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
.
Passo 6
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 7
Considerando a eficiência do superaquecedor, que é de 87%, o calor efetivamente fornecido ao vapor é:
Resposta
O calor instantâneo fornecido pelo superaquecedor ao vapor demandado é aproximadamente 151,7 kW.