calentador de aire


Problema: Se trata de una caldera de vapor marca CAREN modelo AJ-650 (650 m2 de superficie de calefacción; AJ, dos domos combinados con radiador) que emplea bagazo como combustible. Esta caldera tiene un calentador de aire de reducidas dimensiones y se desea instalarle otro bien diseñado. Con el objeto de establecer las condiciones del proyecto se ha ensayado la caldera obteniéndose lossiguientes valores.

















Resolución del problema:

Dado que el calentador de aire es insuficiente, se rediseñará un nuevo calentador de aire, teniendo en cuenta los siguientes puntos.

Calentador de aire tubular con dos bafles para disminuir las pérdidas de carga y el costo del calentador.

Para obtener la máxima tmlog, se adopta la circulación a contracorriente.Los gases de combustión circulan por dentro de los tubos y el aire a calentar por el exterior de los mismos.

Existen dos formas para cuantificar el poder calorífico inferior de un combustible de origen celulósico, una forma es utilizando la expresión empírica de Hugott y la otra forma es haciendo uso de gráficos, en ambos casos la variable determinante es la humedad del combustible.

SegúnHugott, el poder calorífico inferior del bagazo se calcula con la siguiente ecuación:







Haciendo uso del gráfico Nº 11 adjuntado al final del presente trabajo práctico (página 33 del libro Combustión y generación de vapor- Ing. Torreguitar Weiss), ingresando con el porcentaje de humedad se obtiene: (adjuntar imagen)



Partiendo de la consideración, de que cuando se establece elestado de régimen, la cantidad de calor entregado por los gases de la combustión es igual a la cantidad de calor absorbida por el aire, ante esto, podemos expresar lo siguiente:




Dado que los caudales de gas y aire están directamente relacionados con el consumo de combustible, para su determinación procederemos de la siguiente manera:

De la ecuación del rendimiento, obtenemos elconsumo de combustible:




Del diagrama de Mollier para la presión y temperatura del vapor obtenemos la entalpía del vapor:






Reemplazando esta última en la expresión del consumo de combustible se tiene:




Por otro lado tenemos que:





Del gráfico Nº 11 (página 33 del libro Combustión y generación de vapor - Ing. Torreguitar Weiss) se obtiene según el tipo decombustible, su humedad porcentual y la cantidad de CO2 en %, obtenemos la cantidad de aire necesario para la combustión de 1 [Kg] de combustible, es decir el consumo específico de aire. (adjuntar grafico)





Reemplazando este dato en una de las dos expresiones anteriores, estamos en condición de poder calcular el caudal gravimétrico de aire:

Efectuando ahora un balance de masas, se obtiene laproducción específica de gases:


Obtenido este parámetro, estamos en condiciones de poder calcular el caudal gravimétrico de gases, como se muestra a continuación:

El calor absorbido por el aire estará dado por:




Para poder efectuar el cálculo del calor absorbido, es necesario obtener el calor especifico medio del aire, para ello, previamente se debe calcular la temperatura media delaire.

La temperatura media del aire está dada por:





Con éste valor entramos a la tabla Nº 4 (página 7 del libro Combustión y generación de vapor- Ing. Torreguitar Weiss) y obtenemos el calor específico medio del aire: (adjuntar tabla)




Resultando:


Dado que:



Del mismo libro (pág. 7) tenemos que el valor promedio del calor específico de los gases de combustión es:(adjuntar tabla)



Obtenido este parámetro podemos calcular la temperatura de salida de los gases por medio de la siguiente expresión:


Predimensionado del calentador

La cantidad de calor absorbida por el aire debe ser la misma que cede el gas a través de la superficie de intercambio del aparato, y que está dada por:



K: Coeficiente total de transmisión de...