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:
A potência de queima da caldeira;

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que envolve cálculo da potência de queima de uma caldeira. A caldeira está fornecendo vapor superaquecido para um superaquecedor com algumas eficiências e condições de operação específicas. Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, como eficiência térmica, calor específico, e poder calorífico dos combustíveis. Vamos passo a passo entender o que está acontecendo e calcular a potência de queima necessária.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o que precisamos calcular: a potência de queima da caldeira. Isso significa descobrir quanta energia por unidade de tempo (em MW, por exemplo) é necessária para queimar o combustível e gerar o vapor que a caldeira está produzindo.

Passo 3

Vamos começar calculando a quantidade total de calor que a caldeira precisa fornecer para gerar o vapor necessária. Sabemos que a caldeira está fornecendo vapor superaquecido a 330°C, mas a caldeira em si gera vapor saturado a 195°C. A diferença de temperatura nos dá o calor necessário para superar o superaquecimento.

Passo 4

Para calcular o calor necessário para aquecer a água até o vapor saturado, usamos a fórmula:
Qcaldeira = m cdot cágua cdot Deá
Onde:
  • $ m $ é a massa do vapor (2210 kg/h)
  • $ c_{água} $ é o calor específico da água (4200 J/kg°C)
  • $ \Delta T $ é a variação de temperatura (195°C - 185°C = 10°C)
Convertendo a massa para kg/s:
m
Então:
cágua
De
m = 2210 , kg3600 , s approx 0,6139 , kg/s
Qcaldeira = 0,6139 , kg/s times 4200 , J/kg°C times 10 , °C

Passo 5

Agora, consideramos a eficiência da caldeira, que é de 90%. Isso significa que apenas 90% da energia proveniente da queima do combustível é efetivamente usada para gerar o vapor. Portanto, a energia total que precisa ser fornecida pelo combustível é maior.
Para encontrar a energia real fornecida pelo combustível:
Qreal = Qcaldeiraeta
Onde $ \eta = 0,90 $:
eta = 0,90
Qreal = 25.756 , kW0,90

Passo 6

Agora, vamos calcular a potência de queima necessária usando o poder calorífico inferior do combustível, que é de 36,96 MJ/kg. A potência de queima ($ P $) é a quantidade de combustível que precisa ser queimada por segundo para fornecer a energia real necessária.
Primeiro, convertendo o poder calorífico para kJ/kg:
P
PCC = 36,96 , MJ/kg = 36.960 , kJ/kg
P = QrealPCC
Lembrando que 1 kW = 1 kJ/s:
P = 28.618 , kW36.960 , kJ/kg
P = 28.618 , kJ/s36.960 , kJ/kg

Passo 7

Por fim, para encontrar a potência de queima em termos de energia por tempo, multiplicamos a massa por segundo pelo poder calorífico:
Potência , de , queima = P times PCC ê
Potência , de , queima = 0,774 , kg/s times 36.960 , kJ/kg ê
Potência , de , queima approx 28.618 , kJ/s ê
Potência , de , queima approx 28,618 , MW ê

Resposta

A potência de queima da caldeira é aproximadamente 28,62 MW.

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