Um gerador de vapor de uma usina termelétrica queima carvão pulverizado e produz vapor superaquecido a 10 MPa e . A água de alimentação está a e a temperatura de entrada do ar (depois de passar pelo pré-aquecedor) é . A temperatura dos gases de combustão depois de passar pelo superaquecedor é de . Determine a produção de vapor (kg/s) e a temperatura dos gases de combustão na saída da câmara de combustão (antes de passar pelo superaquecedor), sabendo que:
;
;
mar = 7,5 kg ar seco/kg cb; cpar =
(umidade do ar = 0);
.
Passo 1
Resumo do problema: temos uma queima de carvão a kg/s que gera gases de combustão que saem da câmara a uma temperatura (desconhecida), passam pelo superaquecedor (saindo a C) e depois pelo pré-aquecedor de ar (fornecendo ar a C). A água de alimentação entra a C e o vapor sai a MPa e C. Pedem-se a vazão de vapor e a temperatura dos gases na saída da câmara de combustão . Para resolver vamos precisar de: . balanço de energia na câmara de combustão (aquecimento dos gases desde C até mais energia cedida ao ar no pré-aquecedor), . balanço de energia no superaquecedor (aquecimento do vapor e resfriamento dos gases de a C), . entalpias do vapor superaquecido a MPa e C e da água líquida a C.
Passo 2
Dados numéricos e variáveis: ,kg/s (carvão) ,kJ/kg ,kg ar/kg cb ,kg/s kg gás seco/kg cb ,kg/s kg vapor/kg cb ,kg/s ,kJ/kg,K, ,kJ/kg,K, ,kJ/kg,K , ,
Entalpias (tabelas): ,kJ/kg ,kJ/kg ,kJ/kg
Passo 3
Balanço de energia na câmara de combustão (forno):
Todo o calor liberado pelo carvão aquece os gases desde C até e depois parte é cedida ao ar no pré-aquecedor.