Uma unidade geradora de vapor, com capacidade para
de vapor superaquecido (12000
), é projetado para queimar óleo. A temperatura da água de alimentação é
. Admitindo-se rendimento térmico de ordem de 90%, considerando o poder calorifico inferior do óleo seja da ordem de
e que as cargas térmicas inferiores a
estimar:
b) O volume mínimo para a câmara de combustão.
b) O volume mínimo para a câmara de combustão.
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 a 12.000 kPa e 520°C. Essa unidade queima óleo para gerar o vapor, e a água que entra tem 206°C. A eficiência térmica é de 90%, e o poder calorífico inferior do óleo é 41.600 kJ/kg. Além disso, as cargas térmicas são menores que 400 kW/m³. Precisamos descobrir qual é o volume mínimo da câmara de combustão.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a energia total necessária para gerar o vapor. Sabemos que a eficiência térmica é de 90%, o que significa que apenas 90% da energia do óleo está sendo usada para gerar vapor. Então, a energia útil necessária é:
Mas ainda precisamos saber qual é a energia total necessária para gerar o vapor. Para isso, precisaríamos das propriedades termodinâmicas da água, mas como não temos todos os dados, vamos assumir que já temos a energia útil necessária para gerar os 200 kg/s de vapor.
Passo 3
Agora, vamos calcular a quantidade de óleo que precisamos queimar para fornecer essa energia. Como o poder calorífico inferior do óleo é de 41.600 kJ/kg, a massa de óleo necessária por segundo é:
Como estamos considerando a eficiência, a energia útil por segundo é a energia necessária dividida pela eficiência (0,9).
Passo 4
Depois de encontrar a massa de óleo por segundo, precisamos calcular a potência térmica total gerada pela queima desse óleo. A potência térmica é a energia por unidade de tempo, então:
Passo 5
Agora, vamos usar a informação de que as cargas térmicas são menores que 400 kW/m³ para encontrar o volume mínimo da câmara de combustão. A fórmula é simples:
Substituindo os valores que encontramos:
Resposta
O volume mínimo da câmara de combustão é de aproximadamente X m³.
Nota: Para completar a resposta final, precisaríamos dos dados específicos sobre a energia necessária para gerar o vapor e realizar os cálculos numéricos com esses valores.