Água a 325 K e 300 kPa será transformada em vapor dágua a 670 K e
em uma caldeira (gerador de vapor).
(b) Calcule a taxa de calor a ser fornecida na caldeira para gerar
do vapor. (16,5MW)
(b) Calcule a taxa de calor a ser fornecida na caldeira para gerar
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:
Conteúdo: Primeira Lei para escoamento estacionário (balanço de energia em equipamentos de fluxo), propriedades termodinâmicas do vapor (entalpia). Vamos precisar:
- Converter vazão mássica de kg/h para kg/s.
- Determinar a entalpia do líquido comprimido no estado 1 (aproximar pela entalpia do líquido saturado à mesma temperatura).
- Ler a entalpia do vapor superaquecido no estado 2 em tabelas de vapor.
- Aplicar
.
Passo 2
Converter vazão mássica:
Passo 3
Estado 1: água a
(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:
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
(397 °C) e
.
Da tabela de vapor superaquecido:
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):
Resposta
A taxa de calor necessária é cerca de
(aproximadamente
considerando pequenas diferenças nas propriedades usadas).