Água a 325 K e 300 kPa será transformada em vapor dágua a 670 K e 5,0 MPa em uma caldeira (gerador de vapor).
(b) Calcule a taxa de calor a ser fornecida na caldeira para gerar 20000 kg / h do vapor. (16,5MW)

Passo 1

O enunciado diz: “Água a 325 K e 300 kPa será transformada em vapor-d’água a 670 K e 5,0 MPa numa caldeira. Calcule a taxa de calor a ser fornecida para gerar 20 000 kg/h de vapor.”
Conteúdo: Primeira Lei para escoamento estacionário (balanço de energia em equipamentos de fluxo), propriedades termodinâmicas do vapor (entalpia). Vamos precisar:
  1. Converter vazão mássica de kg/h para kg/s.
  2. Determinar a entalpia do líquido comprimido no estado 1 (aproximar pela entalpia do líquido saturado à mesma temperatura).
  3. Ler a entalpia do vapor superaquecido no estado 2 em tabelas de vapor.
  4. Aplicar .

Passo 2

Converter vazão mássica:
dot m = 20000 kg1 h ;times; 1 h3600 s = 5,56 kg/s

Passo 3

Estado 1: água a h1 approx hfl(T=52^circ Cr) approx 217 kJ/kg (52 °C) e .
Como está abaixo da temperatura de saturação a 300 kPa (133,5 °C), é líquido comprimido.
A entalpia de líquido comprimido costuma ser aproximada pela entalpia de líquido saturado à mesma temperatura:

Passo 4

Estado 2: vapor superaquecido a h2 l(5 MPa,,397^circ Cr) approx 3278 kJ/kg (397 °C) e .
Da tabela de vapor superaquecido:

Passo 5

Balanço de energia para o escoamento estacionário na caldeira (desprezando trabalho de bombeamento, velocidade e variação de potencial):
dot Q = dot m,l(h2 - h1r) = 5,56;l(3278 - 217r) kJ/s = 5,56 times 3061 kW approx 17,030 kW

Resposta

A taxa de calor necessária é cerca de (aproximadamente considerando pequenas diferenças nas propriedades usadas).

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