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:
O volume de gases de queima por kg de combustivel que circula no processo.
O volume de gases de queima por kg de combustivel que circula no processo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão envolve termodinâmica, especificamente eficiência de equipamentos como caldeira e superaquecedor, além de balanço de energia. Precisamos calcular o volume de gases de queima por quilo de combustível que circula no processo. Para isso, vamos utilizar conceitos de eficiência térmica, calor específico e poder calorífico.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a demanda de vapor no processo. A caldeira gera vapor saturado a
com eficiência de
, e esse vapor é alimentado para o superaquecedor que o aquece até
com eficiência de
. A quantidade de vapor necessária é de 2210 kg/h.
Passo 3
Vamos calcular a energia necessária para aquecer o vapor na caldeira. Usamos a fórmula:
onde:
- $ m = 2210 , \mathrm{kg/h} $
- $ C_{água} = 4200 , \mathrm{J/kg \cdot °C} $
- $ \Delta T = 195^{\circ} \mathrm{C} - 185^{\circ} \mathrm{C} = 10^{\circ} \mathrm{C} $
Convertendo a massa para kg/s:
Calculando $ Q_{caldeira} $:
Passo 4
Considerando a eficiência da caldeira de
, a energia fornecida pelo combustível é:
Passo 5
Agora, vamos calcular a energia necessária para o superaquecedor. A temperatura do superaquecimento é de
com eficiência de
, e há uma perda de
nos gases:
A energia requerida:
Convertendo para kW:
Considerando a eficiência de
:
Passo 6
A energia total fornecida pelo combustível é a soma das energias da caldeira e do superaquecedor:
Passo 7
Agora, vamos calcular a quantidade de combustível necessária. Sabemos que o poder calorífico inferior do combustível é de
:
Convertendo para kg/h:
Passo 8
Por fim, vamos determinar o volume de gases de queima por kg de combustível. Sabemos que o calor específico dos gases é
e há uma perda de
nos gases:
Resposta
O volume de gases de queima por quilo de combustível que circula no processo é de aproximadamente
.