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:
A potência de queima da caldeira;
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:
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:
Então:
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:
Onde $ \eta = 0,90 $:
Passo 6
Agora, vamos calcular a potência de queima necessária usando o poder calorífico inferior do combustível, que é de 36,96 MJ/kg. A potência de queima ($ 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:
Lembrando que 1 kW = 1 kJ/s:
Passo 7
Por fim, para encontrar a potência de queima em termos de energia por tempo, multiplicamos a massa por segundo pelo poder calorífico:
Resposta
A potência de queima da caldeira é aproximadamente 28,62 MW.