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Projeto Térmico de um Projeto Térmico de um Gerador de VaporGerador de Vapor
Dados de projeto:Vazão de vapor = 50 ton/hPressão = 2 Mpa (manométrica)Vapor superaquecido, T = 350 °C
Condições de processo:Temperatura ambiente: T = 25 °CGerador de Vapor AquatubularCom superaquecedor, economizador e pré-aquecedor
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Das tabelas de vaporDas tabelas de vapor
°C214,9Temperatura de saturação
kJ/kg106,84-Entalpia do líquido
kJ/kg920,13-Entalpia do líquido saturado
kJ/kg28002-Entalpia do vapor saturado
kJ/kg31351-Entalpia do vapor superaquecido
s
T
4
23
1
T sat
CombustívelCombustível
Carvão do RS
Composição % Composição corrigidaCarbono C 46 41,44%Hidrogênio H2 4,05 3,65%Nitrogênio N2 0,29 0,26%Enxofre S 12,99 11,70%Oxigênio O2 9,27 8,35%Cinzas CZ 27,4 24,68%
Água 9,91%Somatório 100 100,00%
Água H2O 11
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Poder CaloríficoPoder Calorífico
( )HWSOHCPci 9244092008
14180033900 +−+
−+=
kgkJPcs 18819=
kgkJPci 17776=
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Cálculo da combustãoCálculo da combustão
Volume de ar teóricoVolume de ar teóricoOSHCV t
ar 56,3324,3238,28876,8 −++=
lcombustívedeKgardeNmV t
ar
3
75,4=
31/1/2003 10:38 6
Massa de ar teóricoMassa de ar teóricoOSHCmt
ar 32,436,14298,3451,11 −++=
lcombustívedeKgardeKgmt
ar 34,7=
Excesso de ar
5,1=== tar
rar
tar
rar
mm
VVe
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Volume de ar RealVolume de ar Real
lcombustívedeKgardeNmV r
ar
3
13,7=
Massa de ar RealMassa de ar Real
lcombustívedeKgardeKgmr
ar 01,11=
31/1/2003 10:38 8
Volume de gás teóricoVolume de gás teórico( ) 24,1979,08,0683,0853,1 WHVNSCV t
art
g +++++=
lcombustívedeKggásdeNmV t
g
3
14,5=
Massa de gás teóricoMassa de gás teórico
WmNSHCm tar
tg +++++= 77,0998,194,8664,3
lcombustívedeKggásdeKgmt
g 83,7=
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Gás realGás real
( )lcombustívedekg
gásdeNmVeVV tar
tg
rg
3
51,71 =−+=
( )lcombustívedekg
gásdekgmemm tar
tg
rg 50,111 =−+=
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Composição dos gases da Composição dos gases da combustão (% em volume)combustão (% em volume)
( ) ( ) tar
tar
rg
VeWHVNSCV
124,1979,08,0683,0864,1
−++++++=
K
K
%28,10864,12 == r
gVCCOdeTeor
%06,1683,02 == r
gVSSOdeTeor
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( ) ( ) tar
tar
rg
VeWHVNSCV
124,1979,08,0683,0864,1
−++++++=
K
K
%01,5079,08,02 =
+= r
g
tar
VVNNdeTeor
( ) %06,724,192 =
+= r
gVWHOHdeTeor
( ) %63,311=
−= r
g
tar
VVeArdeTeor
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Composição dos gases da Composição dos gases da combustão (% em massa)combustão (% em massa)
%20,13664,32 == r
gmCCOdeTeor
( ) tar
tar
rg
meNmSWHCm
177,0998,194,8664,3
−++++++=
K
K
%70,394,82 =
+= r
gmWHOHdeTeor
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%03,2998,12 == r
gmSSOdeTeor
%16,4977,02 =
+= r
g
tar
mNmNdeTeor
( ) %91,311=
−= r
g
tar
mmeArdeTeor
( ) tar
tar
rg
meNmSWHCm
177,0998,194,8664,3
−++++++=
K
K
14
Peso específico dos gases da Peso específico dos gases da combustãocombustão
353,151,750,11
Nmkg
Vm
rg
rg
g ===ρ
354,0500273
273.53,1 mkg
g =
+=ρ
0 °C e 1 atm
a 500 °C
ou
( ) ( )
( ) ( ) ( )222
22
...
..
222
22
SOON
OHCOg
SOVOVNV
OHVCOV
ρρρ
ρρρ
++
++=
K
K
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Peso específico dos gases da Peso específico dos gases da combustãocombustão
( )∑=
i i
ig m
ρ
ρ %1
( ) ( ) ( ) ( ) ( )22222
22222
1
SOONOHCO
g SOmOmNmOHmCOmρρρρρ
ρ++++
=
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Calor específico dos gases da Calor específico dos gases da combustãocombustão
CkgkJemCp oi .( )∑=
iiig CpmCp .%
CNmkJemCp oi .3( )∑=
iiig CpVCp .%
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Equações para determinação das propriedades em “Geradores de Vapor, Edson Bazzo”
Viscosidade do SO2 em “Perry & Chilton, Manual de Engenharia Química”
Condutividade térmica do SO2:
CkgkJemCp
sPaemCm
Wemk
o
o
.
..
µ100039,10×
+=
gggg M
Cpk µ
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Condutividade térmica dos gases Condutividade térmica dos gases da combustãoda combustão
( )
( )∑
∑=
iii
iiii
gMy
Mkyk
31
31
yi = fração molar do componente iki = condutividade térmica do componente iMi = massa molecular
Equação de Eucken (alternativa)
FlbBTUemCp
fthlbem
FfthBTUemk
o
o
.
.
..µ
+=
gggg M
Cpk 48,2µ
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Viscosidade dos gases da Viscosidade dos gases da combustãocombustão
Viscosidade dinâmica para uma mistura de gases:
( )
( )∑
∑=
iii
iiii
gMy
My
21
21
µµ
yi = fração molar do componente iµi = viscosidade dinâmica do componente iMi = massa molecular
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Determinação das perdas
P1 – Calor do combustível caído no cinzeiroEstimada 1,0 %
P2 – Calor sensível nas cinzas
%96,1100..2 =×∆
=Pci
TCpZP
Z = porcentagem de cinzas no combustível = 24,68 %Cp = calor específico das cinzas ⇒ Cp = 0,3 kcal/kg.°C∆T = diferença de temperatura entre o combustível na entrada da fornalha e as cinzas no cinzeiro
Tf - Ta ⇒1150-25= 1025 °C
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P3 – Perdas de fuligemEstimada 1,0 %
P4 – Perdas de combustão incompletaEstimada 0,0 %
P5 – Perdas por irradiaçãoEstimada 1,0 %
P6 – Perdas de calor sensível
%97,16100..
6 =×∆
=Pci
TCpmP m
rg
mgr = massa real dos gases por unidade de massa do combustível = 11,5 kg gás/kg comb
Cpm = calor específico médio dos gases = 1,028 kJ/kg.°C∆T = diferença de temperatura entre os gases na saída da chaminé e o ar (T ambiente)Temperatura na chaminé = 280 °C (arbitrada)
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Perda totalPerda total
%93,21654321 =+++++= pppppppt
RendimentoRendimento
%07,781 =−= tpη
Calor útil( ) kWhhDQ avu 42058=−=&
hv = entalpia do vapor = 3135 kJ/kgha = entalpia da água = 106,8 kJ/kgD = produção de vapor = 13,9 kg/s
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Pré-aquecimento de arTemperatura do ar pré- aquecido = 140 °C (valor recomendado Hildo Pera)Tm = 82,5 °C ⇒ Cpar = 0,996 kJ/kg.°C
Consumo de combustívelConsumo de combustível
( )[ ]ambararrar
u
TTCpmPciQB
−+=
...η
&
hkg
skgB 57,1018783,2 ==
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Calor total fornecido
( )ambararrart TTCpmBPciBQ −+= ....&
kWQt 80,53872=&
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Dimensionamento da fornalha
Área do suporte
gg S
BK = 247,25 mKBS
gg ==
Kg = carga da grelha (kg/m2.h) = 400B = consumo de combustível (kg/h) = 10187,57Sg = área do suporte (m2)
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Volume da fornalha
VPciBK f⋅
= 336,226 mV =
Kf = carga da fornalha (kJ/m3.h) = 800 000B = consumo de combustível (kg/h) = 10187,57Pci = poder calorífico inferior (KJ/kg) =17 776V = volume da câmara (m3)
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Dimensões da câmara de combustãoDimensões da câmara de combustão22 2,3247,25 mCLmSg =×<=
33 5,24136,226 mCLAmV =××<=
A
C
L
Altura - A = 7,5 mLargura - L = 4,6 mComprimento - C = 7,0 m
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Temperatura dos gases na câmara de combustão
• Temperatura adiabática (teórica)
( )[ ] czg
rg
ambararr
arambf CpCzCpV
TTCpVPciTT..
.+
−++=
CT of 1523=
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• A temperatura dos gases na câmara de combustão é determinada por processo iterativo
( )[ ] czg
rg
prambararr
arambf CpCzBCpVB
QQTTCpVBPciBTT
.......
+
−−−++=
&&
+
+=
iii
e
tt
rvp dhd
dkNL
QTT.1ln1
...2π
&
( )44... pfir TTSQ −≅ εσ&
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Passo dos tubos na parede d’água, s=2xde Tubos:DN = 2½ “de = 73,2 mmdi = 62,7 mm
Número de tubos15822
=
+
=s
CLINTNt
hi estimado 5000 W/m2.°C
Calor perdido na fornalha
( ) kWQpppppQ tt 27,267354321 =×++++=Superfície irradiada
Comprimento dos tubos da parede d’água = 6 m
241,62... mNdeLfS tti ==
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Resolvendo o sistema de equações CT of 3,1161=
CT op 4,226=
kWQr 93,10328=
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Aproveitamento da energia do combustível
fT
1T 2T 3T
chT
Paredes d’água
Superaquecedor
Caldeira Economizador
Pré-aquecedor de ar
Chaminé
Fornalha
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( ) ( )1... TTCpVBhhD fgr
gvvsa −=−Superaquecedor
CkgkJCpCT og
om .128,19,1097 =⇒=
CT o6,10341 =kWQs 8,4652=
( ) ( )21... TTCpVBQhhD gr
grlav −=−− &Caldeira
A água sai do economizador e entra na caldeira a 179,9°C, recomendação Hildo Pera
kgkJhla 8,763= Ckg
kJCpCT ogo
m .097,13,783 =⇒=
kWQc 6,17951= CT o0,5322 =
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( ) ( )32... TTCpVBhhD gr
glla −=−Economizador
CTCkgkJh o
laola 9,179.8,763 =⇒=
CTCkgkJh o
lol 80.9,334 =⇒=
CkgkJCpCT og
om .063,19,445 =⇒=
CQ oe 9,5956= CT o8,3593 =
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Pré-aquecedor de ar
( ) ( )chgr
gambaratr
ar TTCpVBTTCpVB −=− 3.....
Temperatura de pré-aquecimento do ar ⇒ Tar = 140 °C
CkgkJCpCT og
om .047,15,306 =⇒=
CQ oe 9,3630= CT o
ch 3,253=
CT och 280=Temperatura estimada no rendimento
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Área de transferência de calorÁrea de transferência de calorSuperaquecedor
Lado do gásLado do vaporTemp de entrada do gás = 1161,3 CTemp de saída do gás = 1034,6 CVazão de gás = 32,6 kg/sTemp média do gás = 1097,9 CMassa específica gás = 0,305 kg/m3Calor específico gás = 1,128 kJ/kg.KViscosidade dinâmica gás = 5,082E-05 Pa.sCondutividade térmica gás = 0,087 W/m.C
Calor trocado = 4652,8 kWTemp de entrada do vapor = 214,9 CTemp de saída do vapor = 350 CVazão de vapor = 13,9 kg/sTemp média do vapor = 282,45 CMassa específica vapor = 8,74 kg/m3Calor específico vapor = 1,997 kJ/kg.KViscosidade dinâmica = 1,88E-05 Pa.sCondutividade térmica = 3,79E-02 W/m.C
Largura máxima do superaquecedor é a largura da fornalha
Fluxo cruzadocomprimento do superaquecedor 2 mtubos DN= 1,5 pol =de = 1,9 pol = 48,26 mmdi = 1,61 pol = 40,89 mme = 0,145 pol = 3,68 mmpasso paralelo sp= 2 x de = 96,52 mmpasso transvesal st= 2 x de = 96,52 mmdisposiçãoem linhanúmero de fileiras paralelas ao escoamento = 46número de fileiras transversais ao escoamento = 4
Máx=47
gás
L=4,6 m
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Para fluxos cruzados
3,8113503,11611 =−=−=∆ se TfTqT7,8199,2146,10342 =−=−=∆ es TfTqT
C
TT
TTTml o5,815ln
2
1
21 =
∆∆∆−∆
=∆
321
1.RRR
AU++
=TmlAUQ ∆= ..&
ii hLdR
...1
1 π=
ee hLdR
...1
3 π=
t
i
e
kLdd
R...2
ln
2 π=
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14,0
318,0 ...027,0
=
p
rPeRNuµµ
Coeficiente de película do vapor - hiÁrea de escoamento= 0,06 m2Velocidade do vapor = 26,30 m/sReynolds = Re = 4,99E+05Prandtl = Pr = 9,93E-01Nusselt = Nu = 9,74E+02 Sieder-TateCoeficiente de película - hi = 903,1 W/m2.C
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36,063,01 ...27,0 rPeRfNu =
Coeficiente de película do gás - heÁrea de escoamento= 4,44 m2Velocidade do gás = 24,05 m/sReynolds = Re = 6,96E+03Prandtl = Pr = 6,56E-01Fator de fileiras f1 = 0,96Nusselt = Nu = 5,87E+01 ZukauskasCoeficiente de película - hec = 106,3 W/m2.C
41
tw pOHp ×=100
% 2
( )
−
=
65,02,32,34,0 .
100100....3,9
p
pecc T
TTTLpAQ&
tc pCOp ×=100
% 2
( ) ( )
−
−=
mp
m
eweww
TTLpALpQ100100
......7642 6,0&
ee
tpe d
dss
L .1.4.85,0 2
−
≅
π
RADIAÇÃO GASOSApressão total = 1 atmpressão parcial CO2 = 0,10 atmpressão parcial H2O = 0,07 atmespessura efetiva do gás = 0,17 mTemperatura da parede = 374,79 C =Temperatura do gás = 1370,9 K
m = 2,63Qc r = 6796,71 W/m2Qw r = 2431,90 W/m2Q r = 9228,61 W/m2
Coeficiente de película - her = 11,32 W/m2.CCoeficiente de película - hec = 106,3 W/m2.CCoeficiente de película - he = 117,6 W/m2.C
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CmWU o.05,101 2=
25,565,8155,101
8,4652.
mTmlU
QA snec =
×=
∆=
&
( ) 28,55446.2.04826,0.... mNLdeA tdisp =×== ππ
%2,1−=Erro
4,6
7,5 mCaldeira
7
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ÁREA DE TROCA TÉRMICA - CALDEIRACalor trocado = 17951,6 kWTemp de saturação do vapor = 214,9 C
Lado do gásTemp de entrada do gás = 1034,6 CTemp de saída do gás = 532,0 CVazão de gás = 32,6 kg/sTemp média do gás = 783,3 CMassa específica gás = 0,396 kg/m3Calor específico gás = 1,097 kJ/kg.KViscosidade dinâmica gás = 4,333E-05 Pa.sCondutividade térmica gás = 0,070 W/m.C
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Fluxo cruzadocomprimento da caldeira = 5 mnúmero passes dos gases = 3comprimento por passe = 1,67 mtubos DN= 1,5 pol =de = 1,9 pol = 48,26 mmdi = 1,61 pol = 40,89 mme = 0,145 pol = 3,68 mmpasso paralelo sp= 2 x de = 96,52 mmpasso transvesal st= 2 x de = 96,52 mmdisposiçãoem linhanúmero de fileiras paralelas ao escoamento = 47número de fileiras transversais ao escoamento = 8
Máx = 47
Diferença média logarítmica de temperaturaDT1= 819,7 C MLDT = 529,2 CDT2= 317,1 C
Coeficiente de película - hi = 5000,0 W/m2.C
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RADIAÇÃO GASOSACoeficiente de película do gás - he pressão total = 1 atmÁrea de escoamento= 3,78 m2 pressão parcial CO2 = 0,10 atmVelocidade do gás = 21,76 m/s pressão parcial H2O = 0,07 atmReynolds = Re = 9,59E+03 espessura efetiva do gás = 0,17 mPrandtl = Pr = 6,78E-01 Temperatura da parede = 227,50 C =Fator de fileiras f1 = 1 Temperatura do gás = 1056,3 KNusselt = Nu = 7,57E+01 Zukauskas m = 2,63Coeficiente de película - hec = 110,0 W/m2.C Qc r = 2947,12 W/m2Coeficiente de película - he = 117,85 Qw r = 1222,79 W/m2
Q r = 4169,91 W/m2Coeficiente de película - her = 7,88 W/m2.C
Coefiente global de troca térmica U = 113,51 W/m2.C
Área necessária = 298,87 m2
Área disponível = 285,0 m2
Área necessária = 298,9 m2
Erro = -4,6%
EconomizadorCalor trocado = 5956,9 kWTemp de entrada da água = 80,0 C Temp de entrada do gás = 532,0 CTemp de saída da água = 179,9 C Temp de saída do gás = 359,8 CVazão de água = 13,9 kg/s Vazão de gás = 32,6 kg/sTemp média da água = 129,95 C Temp média do gás = 445,9 CMassa específica da água = 937,2 kg/m3 Massa específica gás = 0,581 kg/m3Calor específico da água = 4,66 kJ/kg.K Calor específico gás = 1,063 kJ/kg.KViscosidade dinâmica = 1,18E-04 Pa.s Viscosidade dinâmica gás = 3,291E-05 Pa.sCondutividade térmica = 0,64 W/m.C Condutividade térmica gás = 0,051 W/m.C
Fluxo cruzadocomprimento do economizador 3 m largura =número de passes nos gases = 1tubos DN= 1 pol =de = 1,32 pol = 33,53 mmdi = 1,049 pol = 26,64 mme = 0,1355 pol = 3,44 mmpasso paralelo sp= 2 x de = 67,056 mmpasso transvesal st= 2 x de = 67,056 mmdisposiçãoem linhanúmero de fileiras paralelas ao escoamento = 24número de fileiras transversais ao escoamento = 20número de passes nos tubos = 1
2 m
Diferença média logarítmica de temperaturaDT1= 352,1 C MLDT = 314,5DT2= 279,8 C
14,0
318,0 ...027,0
=
p
rPeRNuµµ
Coeficiente de película do vapor - hiÁrea de escoamento= 0,27 m2Velocidade da água = 0,06 m/sReynolds = Re = 1,17E+04Prandtl = Pr = 8,57E-01Nusselt = Nu = 4,61E+01 Sieder-TateCoeficiente de película - hi = 1111,6 W/m2.C
31/1/2003 10:38 49
36,063,01 ...27,0 rPeRfNu =
RADIAÇÃO GASOSACoeficiente de película do gás - he pressão total = 1 atmÁrea de escoamento= 2,41 m2 pressão parcial CO2 = 0,10 atmVelocidade do gás = 23,19 m/s pressão parcial H2O = 0,07 atmReynolds = Re = 1,37E+04 espessura efetiva do gás = 0,12 mPrandtl = Pr = 6,84E-01 Temperatura da parede = 165,28 C =Fator de fileiras f1 = 1 Temperatura do gás = 718,9 KNusselt = Nu = 9,52E+01 Zukauskas m = 2,60Coeficiente de película - hec = 145,3 W/m2.C Qc r = 626,22 W/m2Coeficiente de película - he = 148,22 W/m2.C Qw r = 281,59 W/m2
Q r = 907,81 W/m2Coeficiente de película - her = 2,89 W/m2.C
U = 125,56 W/m2.C
Área necessária = 150,85 m2 Área disponível = 151,7 m2
Erro = 0,6%
Pré-aquecedor de arÁREA DE TROCA TÉRMICA - PRÉ-AQUECEDOR DE ARCalor trocado = 3630,9 kWTemp de entrada do ar = 25,0 C Temp de entrada do gás = 359,8 CTemp de saída do ar = 140 C Temp de saída do gás = 253,3 CVazão de ar = 31,2 kg/s Vazão de gás = 32,6 kg/sTemp média do ar = 82,5 C Temp média do gás = 306,5 CMassa específica do ar = 1,186 kg/m3 Massa específica gás = 0,721 kg/m3Calor específico do ar = 0,996 kJ/kg.K Calor específico gás = 1,047 kJ/kg.KViscosidade dinâmica = 2,01E-05 Pa.s Viscosidade dinâmica gás = 2,790E-05 Pa.sCondutividade térmica = 0,03 W/m.C Condutividade térmica gás = 0,043 W/m.C
Fluxo cruzadocomprimento do pré-aquecedor 4,5 m largura =número de passes nos gases = 3tubos DN= 2 pol =de = 2,38 pol = 60,45 mmdi = 2,067 pol = 52,50 mme = 0,1565 pol = 3,98 mmpasso paralelo sp= 2 x de = 120,904 mmpasso transvesal st= 2 x de = 120,904 mmdisposiçãoem linhanúmero de fileiras paralelas ao escoamento = 20número de fileiras transversais ao escoamento = 14número de passes nos tubos = 1
3 m
Máx= 24
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14,0
318,0 ...027,0
=
p
rPeRNuµµ
Coeficiente de película do vapor - hiÁrea de escoamento= 0,61 m2Velocidade do ar = 43,35 m/sReynolds = Re = 1,34E+05Prandtl = Pr = 6,72E-01Nusselt = Nu = 2,99E+02 Sieder-TateCoeficiente de película - hi = 170,0 W/m2.C
31/1/2003 10:38 52
36,063,01 ...27,0 rPeRfNu =
RADIAÇÃO GASOSACoeficiente de película do gás - he pressão total = 1 atmÁrea de escoamento= 1,81 m2 pressão parcial CO2 = 0,10 atmVelocidade do gás = 24,89 m/s pressão parcial H2O = 0,07 atmReynolds = Re = 3,89E+04 espessura efetiva do gás = 0,21 mPrandtl = Pr = 6,84E-01 Temperatura da parede = 171,76 C =Fator de fileiras f1 = 1 Temperatura do gás = 579,5 KNusselt = Nu = 1,83E+02 Zukauskas m = 2,66Coeficiente de película - hec = 129,7 W/m2.C Qc r = 272,34 W/m2Coeficiente de película - hec = 131,70 W/m2.C Qw r = 175,66 W/m2
Q r = 448,00 W/m2Coeficiente de película - her = 2,00 W/m2.C
U = 69,15 W/m2.C
Área necessária = 234,43 m2 Área disponível = 239,3 m2
Erro = 2,1%
Tiragem
=∆
2.
2VKp ρ 14,0
..4
=
m
pfNfKµµ
( )[ ]15,0
.13,143,0.
08,0044,0 −
+
−+= máx
sd
e
et
e
p
eR
dds
ds
fpe
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Perda de carga no superaquecedorrho = 0,305 kg/m3V = 24,05 m/s f = 0,0541de = 48,26 mm K = 8,056E-01sp = 96,52 mmst = 96,52 mm Dp = 71,02 Pa =Re máx = 6,96E+03T = 1097,9 CTp = 374,79 CVisc m = 5,082E-05 Pa.sVisc p = 3,041E-05 Pa.sNf = 4 número de fileiras
7,1 mm C. A
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Perda de carga na caldeirarho = 0,396 kg/m3V = 21,76 m/s f = 0,0516de = 48,26 mm K = 4,580E+00sp = 96,52 mmst = 96,52 mm Dp = 429,11 Pa =Re máx = 9,59E+03T = 783,3 CTp = 227,50 CVisc m = 4,333E-05 Pa.sVisc p = 2,487E-05 Pa.sNf = 8 número de fileirasNp = 3 Número de passagens
42,9 mm C. A
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Perda de carga no economizadorrho = 0,581 kg/m3V = 23,19 m/s f = 0,0489de = 33,53 mm K = 3,704E+00sp = 67,056 mmst = 67,056 mm Dp = 579,12 Pa =Re máx = 1,37E+04T = 445,9 CTp = 165,28 CVisc m = 3,291E-05 Pa.sVisc p = 2,239E-05 Pa.sNf = 20 número de fileirasNp = 1 Número de passagens
57,9 mm C. A
31/1/2003 10:38 57
Perda de carga no pré-aquecedor de ar / lado do gásrho = 0,721 kg/m3V = 24,89 m/s f = 0,0418de = 60,45 mm K = 6,820E+00sp = 120,904 mmst = 120,904 mm Dp = 1523,27 Pa =Re máx = 3,89E+04T = 306,5 CTp = 171,76 CVisc m = 2,790E-05 Pa.sVisc p = 2,265E-05 Pa.sNf = 14 número de fileirasNp = 3 Número de passagens
152,3 mm C. A
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Perda de carga no interior dos tubos
hdLfK .=
=∆
2.
2VKp ρ( ) 2
10 63,1log82,1 −−= eRf
Perda de carga no pré-aquecedor de ar / lado do arrho ar = 1,186 kg/m3V = 43,35 m/s f = 0,0169di = 52,50 mm K = 1,445E+00L = 4,5 mNp = 1 Dp = 1609,79 Pa =Re máx = 1,34E+05T = 82,5 C 161,0 mm C. A
31/1/2003 10:38 59
RESUMO PERDA DE CARGASuperaquecedor = 7,1 mm C. ACaldeira = 42,9 mm C. AEconomizador = 57,9 mm C. APré-aquecedor / lado gás = 152,3 mm C. APré-aquecedor / lado ar = 161,0 mm C. A
Somatório perda de carga = 421,2 mm C. A =
31/1/2003 10:38 60
Chaminé • Tiragem natural
( ) g
pHga
u.ρρ −
∆=
Somatório perda de carga = 421,2 mm C. A = 4212,31 Pa
T ar = 25 CT gás ch = 253,3 Crho ar = 1,415 kg/m3rho gás= 0,794 kg/m3 ( )
mg
pHga
u 692.
=−
∆=
ρρ
Utilizar tiragem forçada – tipo balanceada
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Dimensionamento da chaminé• Diâmetro da chaminé
Vm
dg
gr&
...4ρπ
=
Dimensionamento da chaminéAltura = 15 m
Velocidade do gás na chaminé = 10 m/s
Diâmetro calculado = 2,28 m
31/1/2003 10:38 62
Perda de carga na chaminé
hdLfK .=
=∆
2.
2VKp ρ( ) 2
10 63,1log82,1 −−= eRf
Perda de carga na chaminérho gás = 0,794 kg/m3V = 10,00 m/s f = 0,0123di = 2,28 m K = 8,089E-02L = 15 m
Dp = 3,21 Pa =Re máx = 7,01E+05T = 253,3 C 0,3 mm C. A
31/1/2003 10:38 63
Tiragem da chaminé
( )gHp gauc .. ρρ −=∆
Ft chaminé= 91,32 Pa = 9,1 mm C. A
31/1/2003 10:38 64
Potência dos ventiladores
ηρ ..
g
vg pmN
∆=&
ηρ ..
a
va pmN ∆=&
Acrescentar 20,0% às perdas, para compensar depósitos e perdas localizadas
INSUFLAMENTOVence as perdas no circuito de ar
Pré-aquecedor / lado ar Dp = 161,0 mm C. A + Acréscimo= 193,18 mm C. A = 1931,75 PaVazão de ar = 31,2 kg/sT ar = 82,5 Crho ar = 1,186 kg/m3
Rendimento do ventilador = 60,0%
Potência= 84594,53 W = 113 HP = 85 kW
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EXAUSTÃOVence as perdas no circuito de gás
Superaquecedor = 7,1 mm C. ACaldeira = 42,9 mm C. AEconomizador = 57,9 mm C. APré-aquecedor / lado gás = 152,3 mm C. AChaminé 0,3 mm C. A
Somatório das perdas de carga Dp 260,6 mm C. A + Acréscimo= 260,57 mm C. A = 2605,73 PaVazão de gás = 32,6 kg/sT gás = 707,3 Crho gás = 0,426 kg/m3
Rendimento do ventilador = 60,0%
Potência= 331556,4 W = 444 HP = 332 kW
POTÊNCIA DA BOMBA D'ÁGUAVazão = 13,9 Kg/sT = 129,95 C Pot Bomba = 51868,4498 W = 70 HP = 52 kWrho água= 937,2 kg/m3Dp = 2,1 Mparendimento 60,0%
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POTÊNCIA DO GERADOR DE VAPOR
P = 42058333 W 56378 HP = 42058 kW
Os ventiladores representam 0,99% da potência geradaA bomba representa 0,12% da potência gerada