Ejercicios centrales energia

Ejercicio Centrales de energía 2012

Prof. Claudio Saavedra

1.- Producción de vapor:12ton/hr Presión vapor= 25 bar Coeficientes pérdidas: VC = 0.3 VR= 2 VRG = 4 Codo=0.35 f = 0.018 Longitudes tramos horizontales: 2m antes bomba, 10 m después bomba, 5 m antes domo a) determine la potencia al eje de la bomba para producción nominal de vapor b) si la caldera se hace operar con una producciónde vapor de 8 ton/hr y la bomba opera ONOFF mediante control de nivel (variación del nivel 0.6m) calcule los tiempos de detención y operación de la bomba, calcule la energía consumida en 10 hrs. de funcionamiento. Domo tiene un diámetro de 1.6 m y longitud de 6 m., nivel máximo corresponde al indicado en la figura. La velocidad del agua en tuberías debe ser 2 m/s para condición nominal.

2.-Zona radiación 324 tubos , zona convección 216 tubos Verifique la capacidad de producción de vapor del generador de vapor
agua líquida comprimida P = 100 bara

Temp °C 100 140 180 220 260 311 sat. h kJ/kg 426.5 595.4 767.8 945.9 1133.7 1407.6 v cm3/g 1.039 1.074 1.120 1.181 1.265 1.452

3.- Verificar para tubo hogar de 7.0 m de largo y 2.0 m de diámetro , con tapas delantera y trasera dematerial refractario, si se transfiere el 50% del calor al agua Caldera pirotubular genera 10 ton/hr de vapor saturado. Datos: agua entra con hwe= 430 kJ/kgK, y sale con hws=2790 kJ/kgK .Combustible: composición en peso 85% C y 15%H, PCI = 40.000 KJ/kg (temp.ref= 20°C) Aire: llega a la caldera con 20°C , exceso de aire = 15% .Temp.saturación del agua =198 °C Coeficientes de la mezcla gas-hollínemisividad = 0.4, absorción= 0.32 Solución I.-El flujo de calor transferido en el hogar, se obtiene a partir del balance de energía siguiente:
    Q H  mf PCI  mg h g  h ref   40.000 m f  mg Tg  20

El flujo de combustible se obtiene considerando un rendimiento de 85% para la caldera
 mf   m v h ws  h we  10/3.6 2790  430   0.193kg/s η * PCI 0.85 * 40.000

El flujode aire se obtiene a partir de la ecuación de combustión considerando exceso de un 15%

  ma  1.15 mestequeométrico 1.15 * 2.872  3.303 kg/s
El flujo de gases se obtiene como:
   mg  ma  mf  3.303  0.193  3.496 kg/s

El calor transferido en el hogar queda:

1 QH  7650  3.496 Tg

II.- Flujo de calor transferido por radiación en el hogar Q R - Área del plano equivalente Ape  πDL  43.98m 2 con α  1 - Área total AT  πDL  2 πD2 /4  50.27m2 - Área efectiva de refractario A REF  AT  A pe  6.28m2 - Factor W  A REF /A pe  0.143 - Factor FRC  0.785 - El calor por radiación considerando TS  Tsat  10  208C  481K

y εS  0.7
4

 Tg  273   481  4   Tg  273       535.3 kW  5.64 F    43.98/1000 kW  0.248 F      100  100    100         4 0.40.01 * Tg  0.273  171.3   0.143 ε f  ε ll 1  Con: ε ll   4  0.01* Tg  0.273  535.3  1  1.274ε ll  1  ε ll      1 1 F   1  1  1  1  0.429   εS   ε f  εf    

2 Q R

4

Igualando las ecuaciones (1) y (2) se obtiene: Tg °C 1000 1100 1200 1150 ec. (1)kW 4154 3804 3454 3630 0.404 0.401 0.401 0.401 ll 0.435 0.4320.432 0.432 f F 0.367 0.365 0.365 0.365 ec.(2) 2341.5 3168 4220 3663 El flujo de calor que se transfiere al agua por radiación es (ver tabla) 3647 kW (aprox)(Tg1150°C)

el 50% del calor al agua es: Qw  10/3.6 2790  430  6556 kW y el 50% es QwH  3278 kW Por lo tanto en el hogar se transfiere el 56% del calor al agua.

Solución Ejercicio circulación -. Objetivo: aplicar los fundamentosde la circulación y transferencia de calor en calderas para obtener el número de tubos para la muralla de tubos de agua (hogar de la caldera) y el número de tubos para el banco de tubos caldera. -. Metodología: se simplificará la geometría de la caldera, manteniendo dimensiones principales y asignando valores de longitudes que faltan. El esquema conceptual del generador de vapor para evaluar la...