Instalações Térmicas. 3º ano 6º semestre Aula 7

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1 Instalações Térmicas 3º ano 6º semestre Aula 7

2 Aula 7: Cálculo e queimaores Prática

3 Tópicos Queimaor o tipo injector Queimaor e uas vias Queimaor Turbulento Queimaor e baixa pressão Queimaor compacto 3

4 Problema 7.1 Dimensionar um queimaor o tipo injector que funciona comum caual e 500 m 3 /h e um combustível gasoso com o poer calorífico e 6650 kj/m 3. Determinar também a pressão necessária o gás à entraa o queimaor.

5 Problema 7.1 Resolução (I) Teno o consumo e combustível, o poer calorífico inferior o combustível a fórmula e cálculo a carga térmica é: h q BQi 0, 78 f One: B é o fluxo volumétrico e combustível em m 3 /h Q i é o poer calorífico inferior o combustível f q é a área a secção transversal o bico o queimaor cm q Com o auxilio a Tabela 6. testa-se os queimaores paronizaos 5 até conseguir-se uma carga térmica parâmetros 8160 e W/cm h q que esteja entro os

6 Problema 7.1 Resolução (II) Dimensões básicas o injector (mm) (Tabela6.) q D D 1 1 t (") L L 1 q D D 1 1 t (") L L / / / / / / / Para = 85 mm = 8,5 cm 6 h q B Pci ,78 0, ,5 W / cm 3,1 8,5 hq não se encontra no intervalo e 8160 a W/cm, portanto, escarta-se

7 Problema 7.1 Resolução (III) Para = 75 mm = 7,5 cm h q B Pci ,78 0,78 093,00 W / cm 3,1 7,5 hq não se encontra no intervalo e 8160 a W/cm, portanto, escarta-se Para = 100 mm = 10,0 cm h q B Pci ,78 0, ,19 W / cm 3, hq não se encontra no intervalo e 8160 a W/cm, portanto, escarta-se

8 Problema 7.1 Resolução (IV) Para = 116 mm = 11,6 cm h q B Pci ,78 0,78 876,3W / cm 3,1 11,6 hq se encontra no intervalo e 8160 a W/cm, portanto, aceita-se Pelo monograma (Tabela 6.1) retira-se a pressão necessária na conuta e gás: 8

9 Problema 7.1 Resolução (V) 9 Proutiviae = 500 m 3 /h; A curva é a 1 (6650 kj/m 3 ); A pressão corresponente é 17 kn/m.

10 Problema 7. Dimensionar um queimaor e uas vias que funciona com um caual e 300 m 3 /h e um combustível gasoso com o poer calorífico e 8380 kj/m 3, sabeno que a velociae na boca o mesmo é e 50 m/s. 10

11 Problema 7. Resolução (I) O iâmetro calcula-se a relação: A B v B v B v 300/ ,06 m 6 mm Verifica-se se o iâmetro é normalizao na tabela que se segue: 11

12 Problema 7. Resolução (II) Verifica-se se o iâmetro é normalizao na tabela. 1 Portanto, o iâmetro normalizao na tabela é e 8 mm. Sempre se escolhe o iâmetro maior, para compensar as peras.

13 Problema 7. Resolução (III) Das relações a tebela abaixo, calcula-se o iâmetro a, teno em conta o poer calorífico inferior. Mistura e gás com PCI = kj/m 3 1,1 Mistura e gás com PCI = kj/m 3 1,9 Gás e coque 7 Gás natural 1 fa/fc = 1,9 13 f f a c a c 1,9 1,9 a 1,9 c 66,16 mm

14 Problema 7.3 Dimensionar um queimaor turbulento que funciona com um caual e 50 m 3 /h e um combustível gasoso com o poer calorífico e 8380 kj/m 3, sabeno que a velociae na boca o mesmo é e 30 m/s. 1

15 Problema 7.3 Resolução (I) Com um PCI o combustível conhecio e o fluxo o combustível B m 3 /h por queimaor, a carga térmica o queimaor etermina-se pela seguinte expressão: Q B PCI Q kj / h 500,38x10 3 kcal / h Com este valor e a velociae e 30 m/s, no monograma lê-se o valor o iâmetro D= 100 mm. 15

16 Problema 7.3 Resolução (II) 16 Monograma para seleccionar queimaores turbulentos Na tabela que se segue, seleciona-se o iâmetro a, teno em conta a faixa e poer calorifico. D=100, g = 100, a = 15

17 Dimensões em (mm) e queimaores turbulentos (Tabela 6.6) 17 D g a B C E 1 3 a Para PCI = kj/m , , , Para PCI = kj/m ,5 10, , , ,5 183, ,

18 Problema 7. Calcular o iâmetro a saía e combustível e o ar e um queimaor e baixa pressão que funciona com um combustível líquio com a seguinte composição aa em massa seca: Carbono 0%, Hirogénio 15%, Nitrogénio 7%, Oxigénio 6%, Enxofre 7%, Cinzas 5%, Humiae 7%, com um coeficiente e excesso e ar e α = 1,1. Sabeno aina que o consumo e combustível é e 00 kg/h e que este é injectao a pressão e 3 kn/m, tem a massa específica 950 kg/m 3 e o seu coeficiente e vazão é e 0,. O coeficiente e vazão o ar é e 0,7, este tem a massa específica 1,9 kg/m 3 e é insuflao a pressão e 8 kn/m. 18

19 Problema 7. formulas para cálculo as secções O cálculo que se faz nestes queimaores consiste em eterminar as secções transversal as secções e saía o ar e o combustível. Para o combustível tem-se: f c A b ( c pc c ) mm (6.5) One: A é um coeficiente que é igual a 195,65 se p for meio em N/m b é o fluxo e combustível em kg/h p c é a pressão o combustível em N/m 19 μ c é o coeficiente e vazão o combustível ρ c é a massa específica em kg/m 3 ( )

20 Para o ar tem-se: f a A V a ( a pa a ) mm One: A é um coeficiente que é igual a 618,75 se p for meio em N/m V a é o fluxo e ar em m 3 /h p a é a pressão o ar na saía N/m μ c é o coeficiente e vazão o ar 0,7 0,8 ρ a é a massa específica o ar em kg/m 3 0

21 Problema 7. Resolução (I) A massa e trabalho o combustível calcula-se e: C t C 100 W 100 t 37,% H t H 100 W 100 t 13,95% N t N 100 W 100 t 6,51% O t O 100 W 100 t,18% S t S 100 W 100 t 6,51% 1 A t A 100 W 100 t,65% W t 7,0%

22 Problema 7. Resolução (II) Cálculo o volume teórico e ar. t t t t V 0,0889( C 0,375 S ) 0, 69 H 0,0336 O 6, 16 0 ar 3 mn kg Cálculo a secção transversal e saía o combustível. f c c A B P c c 195,65 0, ,87 mm Cálculo o iâmetro e saía o combustível. f c f c 115,87 1,1 mm

23 Problema 7. Resolução (III) Cálculo a secção transversal e saía o ar. f a, A Va P ar ar ar 618,75 6,16 1,1 181,87 0, , 9 mm One: 0 V a V ar Portanto, o iâmetro e saía e ar é e: f a a f a 181,87 15,05 mm 3

24 Problema 7.5 Escolher um queimaor compacto para uma fornalha que funciona com um combustível gasoso (gás natural) com o Poer Calorífico Inferior e 35,8 MJ/m 3 N sabeno aina que a pressão na conuta e alimentação e gás é e 60 mbar, a contrapressão entro a fornalha e 16 mbar, a potência a fornalha é e 5500 kw e o seu renimento térmico e 90%. Fazer também a seleção a válvula e gás.

25 Problema 7.5 Resolução (I) Calcula-se a capaciae o queimaor e: C queim P kw (6.6) f C queim - Capaciae o queimaor [kw] P - Capaciae a fornalha [kw] η t Renimento térmico a fornalha 5 Cqueim ,9 6111,11 kw

26 Problema 7.5 Resolução (II) Consumo e combustível o queimaor a combustível gasoso. One: B comb C queim Q B comb - Fluxo e gás necessário [m 3 N/h] C queim - Capaciae o queimaor [kw] Q i - Poer calorífico o gás [MJ/m 3 N]. i 3,6 3 mn h (6.7) B comb 6111,11 3,6 35,8 61,5 3 mn h 6

27 Problema 7.5 Resolução (III) Figura 6.5 Gráficos e capaciae/contrapressão para queimaores à gás 7

28 Problema 7.5 Resolução (IV) 8 Usa-se a Tabela 6.1 e seleção e válvula e gás, para escolher uma válvula suficientemente grane. Observe-se que os valores apresentaos na tabela e seleção são aplicáveis quano a contrapressão a fornalha é e 0 mbar. Ou seja, o tamanho a válvula epenerá o valor obtio ao subtrair-se o valor e contrapressão a caleira o valor a pressão e entraa e gás. Quano o valor a pressão e entraa e gás for e 60 mbar, a contrapressão a fornalha e 16 mbar, a capaciae requeria o queimaor e 6111 kw, então a pressão efectiva é e 60 mbar - 16 mbar = mbar.

29 Problema 7.5 Resolução (V) Tabela 6.1 Tabela e seleção e válvula e gás - QUEIMADORES SÉRIE QUEIMADOR VÁLVULA DE GÁS CAPACIDADE MÁX. DO QUEIMADOR kw *) PRESSÃO NA ENTRADA DO GÁS mbar TIPO **) BOCAL DA CHAMA TAMANHO DN GP/GKP/GRP-00 M-I 50 DMV-D DMV DMV DMV DMV GP/GKP/GRP-500 M 65 DMV DMV DMV DMV GP/GKP/GRP-600 M 65 DMV DMV DMV DMV GP/GKP/GRP-700 M 80 DMV DMV DMV