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. Água líquida entra nos tubos da caldeira a
e sai como vapor saturado a 20 bar (absoluto). Os produtos de combustão passam da fornalha para uma chaminé a
.
a) Calcule a taxa (
) de produção de vapor na caldeira. (
)
b) Use as tabelas de vapor para estimar a vazão volumétrica do vapor produzido. (
)
c) Repita o cálculo do item (b), admitindo comportamento de gás ideal em vez de usar as tabelas de vapor. Você confiaria mais na estimativa da parte (b) ou da parte (c)? Explique. (
)
d) O que acontece com os
da energia térmica liberada pela combustão que não são usados para produzir vapor?
a) Calcule a taxa (
b) Use as tabelas de vapor para estimar a vazão volumétrica do vapor produzido. (
c) Repita o cálculo do item (b), admitindo comportamento de gás ideal em vez de usar as tabelas de vapor. Você confiaria mais na estimativa da parte (b) ou da parte (c)? Explique. (
d) O que acontece com os
Passo 1
O enunciado diz que a caldeira gera
,kW de energia térmica na combustão, dos quais
chegam aos tubos, onde água líquida a
é aquecida até vapor saturado a
,bar. Pede‐se:
- (a) taxa de produção de vapor
, - (b) vazão volumétrica do vapor usando tabelas
, - (c) mesma vazão supondo gás ideal e julgar qual estimativa é mais confiável,
- (d) destino dos
de energia não aproveitados para a água.
Passo 2
Calculemos a potência útil que aquece a água:
Passo 3
Pela tabela de vapor saturado:
O calor absorvido por kg de água é
Passo 4
A vazão mássica de vapor é
Convertendo para
:
Passo 5
Pela tabela, o volume específico do vapor saturado a
,bar é
Logo a vazão volumétrica é
em
:
Passo 6
Supondo vapor ideal em
,K e
,bar
,kPa, com
,kJ/(k
):
Assim
ou em
:
Passo 7
A estimativa com tabelas (
) é mais confiável, pois o vapor real em saturado a alta pressão distancia-se do comportamento ideal (há efeitos de compressibilidade e proximidade da curva de saturação).
Passo 8
Os
restantes de energia são perdidos nos gases de exaustão (calor sensível do ar e dos produtos de combustão que saem a
), em radiação e convecção na fornalha e em perdas de distribuição da caldeira.
Resposta
(a)
(
).
(b) .
(c) ; a estimativa de (b) é mais confiável.
(d) Os são perdidos nos gases de exaustão e em radiação/convecção da fornalha.
(b)
(c)
(d) Os