Um óleo combustível é queimado com ar em uma caldeira. A combustão produz 813 kW de energia térmica,
da qual é transferida como calor aos tubos da caldeira que passam através da fornalha. Os produtos de combustão passam da fornalha para uma chaminé a
. A água entra na caldeira como líquido a
e sai como vapor saturado a 20 bar (absoluto).
use as tabelas de vapor para estimar a vazão volumétrica do vapor produzido. [Resp.:69,7
]
use as tabelas de vapor para estimar a vazão volumétrica do vapor produzido. [Resp.:69,7
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que o exercício pede e o que a gente vai usar.
Enunciado resumido: um óleo gera 813 kW de calor na fornalha, mas só 65 % disso (ou seja, 0,65·813 kW) vai mesmo para aquecer água na caldeira. A água entra líquida a 20 °C e sai vapor saturado a 20 bar (absoluto). A gente quer achar a vazão volumétrica de vapor (m³/h) usando tabelas de vapor.
Conteúdo: termodinâmica (balanço de energia), entalpia, tabelas de vapor e volume específico.
O que precisamos:
Enunciado resumido: um óleo gera 813 kW de calor na fornalha, mas só 65 % disso (ou seja, 0,65·813 kW) vai mesmo para aquecer água na caldeira. A água entra líquida a 20 °C e sai vapor saturado a 20 bar (absoluto). A gente quer achar a vazão volumétrica de vapor (m³/h) usando tabelas de vapor.
Conteúdo: termodinâmica (balanço de energia), entalpia, tabelas de vapor e volume específico.
O que precisamos:
- Calcular o calor útil transferido pela caldeira.
- Pegar nas tabelas de vapor a entalpia do líquido a 20 °C e do vapor saturado a 20 bar.
- Fazer balanço para achar a vazão mássica de vapor.
- Usar volume específico do vapor a 20 bar para obter a vazão volumétrica.
Passo 2
Primeiro a gente acha o calor que realmente entrou na água. Como só 65 % dos 813 kW são aproveitados:
Isso significa 528,45 kJ de calor por segundo chegando na água.
Passo 3
Agora precisamos da variação de entalpia da água para virar vapor. A gente usa as tabelas:
- Estado 1 (líquido a 20 °C): como é líquido comprimido a 20 °C, aproximamos pela entalpia de líquido saturado a 20 °C:
- Estado 2 (vapor saturado a 20 bar): da tabela de vapor saturado a 20 bar temos
Logo, o calor necessário por kg de água é
Passo 4
Com isso, a vazão mássica de vapor
sai do balanço
Passo 5
Para virar vazão volumétrica, usamos o volume específico do vapor saturado a 20 bar. Da tabela:
Então a vazão volumétrica instantânea é
Passo 6
Por fim, convertemos m³/s para m³/h multiplicando por 3600 s/h:
Resposta
A vazão volumétrica de vapor produzida na caldeira é aproximadamente 69,7 m³/h.