A caldeira da CONFEPAR-Cativa (de Pato Branco) gera 9000 kg de vapor por hora em uma pressão manométrica de 15 kgf / cm^2. A caldeira é alimentada por uma bomba com água (make-up water) a 80^circ C. Pergunta-se:
a) Qual a energia (calor) necessária para aquecer a água até a saturação?
b) Considerando a lenha (combustível utilizado na caldeira) com Poder Calorífico Inferior PCI=4400 kJ / kg, determine a massa de lenha necessária para fornecer essa energia.

Passo 1

O enunciado diz que a caldeira produz 9000 kg/h de vapor em pressão manométrica de 15 kgf/cm^2, e que a água de alimentação entra a 80^circC. Precisamos calcular:
  • (a) o calor necessário para aquecer essa água líquida de 80^circC até a condição de líquido saturado à pressão de 15 kgf/cm^2;
  • (b) a massa de lenha necessária, dado PCI=4400 kJ/kg.
Para isso vamos usar entalpias de líquido saturado em tabela de vapor e calcular o calor sensível de 80^circC até a temperatura de saturação.

Passo 2

À pressão manométrica de 15 kgf/cm^2 a temperatura de saturação é cerca de Tsat=198,3^circC. Da tabela de vapor temos a entalpia do líquido saturado
hf,sat approx 848,3 kJ/kg
Para a água a 80^circC podemos estimar a entalpia aproximada por
hf,in = cp,(Tin-0) = 4,18 kJ/(kgcdot K) times 80 K = 334,4 kJ/kg

Passo 3

O acréscimo de entalpia por quilograma de água para ir de 80^circC a líquido saturado é
De<a h = hf,sat - hf,in = 848,3 - 334,4 = 513,9 kJ/kg

Passo 4

Como a vazão de massa é dot m = 9000 kg/h, o calor total por hora é
Q = dot m ,De<a h = 9000 kg/h times 513,9 kJ/kg = 4,6251times 10^6 kJ/h

Passo 5

Para fornecer esse calor com lenha de PCI=4400 kJ/kg, a massa de lenha por hora será
m<=nha = QPCI = 4,6251times 10^64400 approx 1051 kg/h

Resposta

(a) Q = 4,63times 10^6 kJ/h.
(b) m<=nha approx 1050 kg/h.

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