Um estudo de dispersão de gases de chaminé, para caldeira que exala
de produtos de combustão a
, determinou uma altura de chaminé de 65 metros e velocidade de saída de
. Nesta condição, determine o efeito líquido da presença da chaminé na perda de carga do circuito de gases da caldeira. Suponha chaminé de aço e propriedades do ar.
Passo 1
O enunciado mostra um fluxo de gases de combustão de
a uma temperatura interna de
, escoando por uma chaminé de
e velocidade de saída
. Queremos estimar o “empuxo” natural que a coluna quente de gás produz (efeito chaminé) e subtrair a perda de carga por atrito na chaminé, chegando ao efeito líquido sobre a perda de carga do circuito de gases.
Passo 2
Calculamos a densidade do gás de combustão dentro da chaminé e a densidade do ar ambiente. Tomando o ar como gás ideal:
A densidade do ar a
e
é
. Então
Passo 3
O empuxo (diferença de pressão estática) gerado pela coluna de altura
é
Passo 4
Para calcular a perda de carga por atrito precisamos saber o diâmetro da chaminé. Primeiro obtemos o vazão volumétrica:
Como
, a área da seção é
Passo 5
Assumindo regime turbulento plenamente desenvolvido numa chaminé de aço, tomamos um coeficiente de atrito típico
. A perda de carga por atrito (em pressão) é
Passo 6
O efeito líquido da chaminé sobre o circuito de gases é a diferença entre o empuxo e a perda por atrito:
Em termos de carga de gás isso equivale a
Resposta
O efeito líquido da chaminé reduz a perda de carga do circuito em cerca de
, ou aproximadamente
de coluna de gás.