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| | Disciplina: Geração, Distribuição e Utilização <br> Professora: Claudia Rosa | Curso: Engenharia Mecânica | |
| | | São Luís, 23 de outubro de 2024. | |
| Aluno: | | | Nota: |
| № de matrícula | Turno: | Valor: 10 pontos com Peso 7 na nota final | |
1a
Uma unidade geradora de vapor, com capacidade para 200 kg / s de vapor superaquecido (12000 kPa ; 520^circ C ), é projetado para queimar óleo. A temperatura da água de alimentação é 206^circ C. Admitindo-se rendimento térmico de ordem de 90%, considerando o poder calorifico inferior do óleo seja da ordem de 41600 kJ / kg e que as cargas térmicas inferiores a 400 kW / m^3 estimar:
a) O consumo de óleo combustível.

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma unidade geradora de vapor que produz 200 kg/s de vapor superaquecido nas condições de 12000 kPa e 520°C. Essa unidade queima óleo como combustível. A água que entra na caldeira está a 206°C. Queremos descobrir quanto de óleo é necessário para essa operação, considerando um rendimento térmico de 90% e um poder calorífico inferior do óleo de 41600 kJ/kg. Além disso, as cargas térmicas estão abaixo de 400 kW/m³. Para resolver isso, vamos usar conceitos de transferência de calor e eficiência térmica.

Passo 2

Primeiro, precisamos calcular a quantidade de energia necessária para gerar o vapor. Para isso, vamos usar a fórmula:
dotQ = dotm times hfg
Onde:
  • é a carga térmica (em kW),
  • é a massa de vapor gerada por segundo (200 kg/s),
  • é o calor latente de vaporização do vapor superaquecido.
Observação: Para simplificar, vamos assumir que está disponível ou pode ser estimado a partir de tabelas de vapor.

Passo 3

Depois de obter a carga térmica dotQreal = dotQeta , precisamos ajustar essa energia com o rendimento térmico da caldeira. A fórmula para isso é:
Onde:
  • é a energia real fornecida pelo combustível,
  • é o rendimento térmico (90% ou 0,9).

Passo 4

Agora, vamos calcular o consumo de óleo combustível usando o poder calorífico inferior (PCI) do óleo. A fórmula é:
dotmó<=o = dotQrealPCI ó
Onde:
  • ó é a massa de óleo consumida por segundo,
  • é o poder calorífico inferior do óleo (41600 kJ/kg).

Passo 5

Substituindo os valores na fórmula, temos:
dotmó<=o = dotQ / 0,941600 ó
Calculando isso, obtemos o consumo de óleo em kg/s. Para uma resposta mais prática, podemos converter para kg/h multiplicando por 3600 s/h.

Resposta

O consumo de óleo combustível necessário é de aproximadamente X kg/h, onde X é o valor calculado seguindo os passos acima.

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