6- Uma caldeira industrial que utiliza biomassa (bagaço de cana) como combustível é monitorada para determinar sua eficiência. O balanço de energia é realizado através do método indireto (das perdas), seguindo o princípio:
Q’comb=Q’u’til+
Q’perdas
Onde Qscomb é a potência térmica total fornecida e Qu’u’til é a potência útil gerada.
Dados de Potência Térmica da Caldeira (em MW):
Potência Total Fornecida pelo Combustível (Qcomb):
Perda por Gases de Exaustão (Q’gases):
Perda por Radiação e Convecção (Superfície) (Q’superfície):
Perda por Incombustos no Material Particulado/Cinzas (Q’cinzas): 0,4MW
Perda por Purga (Blowdown) (Q’purga):
Com base nesses dados, determine:
a) A Potência Térmica Total de Perdas (
perdas) da caldeira em MW.
b) A Potência Térmica Útil (Qu’til) transferida para a água/vapor em MW.
c) O Rendimento Térmico Bruto ( n ) da caldeira em porcentagem.
Onde Qscomb é a potência térmica total fornecida e Qu’u’til é a potência útil gerada.
Dados de Potência Térmica da Caldeira (em MW):
Potência Total Fornecida pelo Combustível (Qcomb):
Perda por Gases de Exaustão (Q’gases):
Perda por Radiação e Convecção (Superfície) (Q’superfície):
Perda por Incombustos no Material Particulado/Cinzas (Q’cinzas): 0,4MW
Perda por Purga (Blowdown) (Q’purga):
a) A Potência Térmica Total de Perdas (
b) A Potência Térmica Útil (Qu’til) transferida para a água/vapor em MW.
c) O Rendimento Térmico Bruto ( n ) da caldeira em porcentagem.
Passo 1
O enunciado fornece os seguintes dados de potência térmica (em MW) e pede três coisas:
DADOS:
(potência total fornecida pelo combustível)
(perda por gases de exaustão)
(perda por radiação e convecção na superfície)
(perda por incombustos em material particulado/cinzas)
(perda por purga — blowdown)
DADOS:
O QUE PEDIDO:
a) Calcular a potência térmica total de perdas em MW.
b) Calcular a potência térmica útil transferida para a água/vapor em MW.
c) Calcular o rendimento térmico bruto da caldeira em porcentagem.
a) Calcular a potência térmica total de perdas
b) Calcular a potência térmica útil
c) Calcular o rendimento térmico bruto
Passo 2
Como primeiro passo prático, vamos montar a expressão matemática que soma todas as perdas. A potencia térmica total de perdas é a soma das perdas listadas:
Aqui cada termo é uma potência (em MW) referente a um caminho de perda de energia — somamos porque queremos o total perdido.
Passo 3
Agora calculamos a soma passo a passo (faça assim na prova para evitar erros):
Primeiro some os dois primeiros termos:
Primeiro some os dois primeiros termos:
Depois some o próximo termo:
Finalmente some a purga:
Portanto:
Passo 4
Usamos o balanço de energia fornecido no enunciado (método indireto das perdas). A equação é:
Isolando
:
Substituindo os valores (faça sempre em MW, mesmas unidades):
Interpretação rápida: de
fornecidos pelo combustível,
se perderam e
foram efetivamente entregues ao fluido.
Passo 5
Agora calculamos o rendimento térmico bruto
. A definição usada em caldeiras e em muitos problemas é:
Onde
é a razão (fração) da potência útil sobre a potência fornecida, convertida para porcentagem. Substituindo:
Explicando o que fizemos: dividimos a energia útil pela energia total disponível e multiplicamos por
para expressar em porcentagem.
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)