Enunciado

Uma usina a vapor que queima carvão produz uma potência líquida de 300 MW com uma eficiência térmica global de 32%. A relação ar-combustível gravimétrica real na fornalha é então calculada, resultando em 12 kg ar/kg combustível. O poder calorífico do carvão é de 28.000 kN/kg. Determine (a) a quantidade de carvão consumida em um período de 24 horas e (b) o fluxo de massa de ar pelo forno.

Passo 1

Item A)

Primeiro, vamos calcular a taxa de calor Q ˙ H que é fornecida para a máquina. Podemos fazer isso com uma variação da Equação 6-6:

Q ˙ H = W ˙ l i q η t = 300   M W 0,32 ⇒ Q ˙ H = 937,5   M W = 937,5 ⋅ 10 3 k J s

A taxa de carvão consumida pela fornalha pode ser calculada dividindo a taxa de calor fornecida pelo poder calorífico:

m ˙ c a r v a o = Q ˙ H p c = 937,5 ⋅ 10 3   k J / s 28000   k J / k g ⇒ m ˙ c a r v a o = 33,48 k g s

Então, em 24   h o r a s a massa de carvão consumida é:

m c a r v a o = m ˙ c a r v a o Δ t

m c a r v a o = 33,48 k g s ⋅ 24 h ⋅ 3600 s h

m c a r v a o = 2,893 ⋅ 10 6   k g

Passo 2

Item B)

Para calcular o fluxo de massa de ar, basta utilizar a razão ar-combustível.

m ˙ a r = R a r c o m ⋅ m ˙ c a r v a o

m ˙ a r = 12 ⋅ 33,48

m ˙ a r = 401 , 76   k g / s

Resposta

  1. m c a r v a o = 2,893 ⋅ 10 6   k g
  2. m ˙ a r = 401 , 76   k g / s
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