Problemas de combustion

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ENERGETICA
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA

PROBLEMAS DE INGENIERIA TERMICA

Pedro Fernández Díez Carlos Renedo Estébanez

1.- Una caldera quema 8 Tm/hora de petróleo con una dosificación de 1 Kg de combustible por 20 Kg de aire; los gases salen de la chimenea a una velocidad de 4,5 m/seg; el coeficiente global de pérdidas térmicas debido al paso de losgases a través de la chimenea es de 14 Kcal/h.m2 .ºC. La temperatura del medio exterior es de 20ºC. El coeficiente de gasto es, ϕ = 0,32 El peso específico de los gases es, γgases = 1,315 Kg/m 3 El peso específico del aire es, γaire = 1,288 Kg/m 3 Determinar, en condiciones de gasto máximo, a) La altura H de la chimenea y la depresión existente en la misma si se supone circulación natural b) Lasección transversal S de la chimenea c) El volumen de los gases evacuados ____________________________________________________________

_____________________________ RESOLUCION a) Altura de la chimenea y depresión existente en la misma, si se supone circulación natural vsalida = 4,5 m = seg 1 1+ξ 2 g H Tint - Text Text
x

Como se supone gasto máximo ⇒ Tint = 2 Text = 2 m 4,5 seg =

(20 + 273)= 586ºK

1 2 g H 586 - 293 = 0,2582 2 g H ⇒ H = 15,5 m 1 + 14 293 Depresión existente en la chimenea si se supone circulación natural Kg Kg Depresión natural: ∆p = H (γgases - γaire) = 15,5 x (1,315 - 1,288) = 0,4185 2 m m2 b)Sección transversal S de la chimenea Gcomb (1 + ε Gaire - Gcenizas) H (Tint - Text ) = 94 ϕ S 3600 Tint Kg 8000 (1 + 20 - 0) 15,5 (586 - 293) hora = 94 x 0,32 x S ⇒ S =13,49 m2 ; d = 4,144 m seg 586 3600 hora c) Volumen de los gases evacuados seg 3 m Vhumos = S x v = 13,49 m2 x 4,5 seg x 60 = 3.645 m min minuto *************************************************************************************** 2.- Una caldera debe producir 10.000 Kg/hora de vapor saturado a la presión de 20 Kg/cm2 y temperatura de saturación T s = 211,4ºC, tomando el agua de alimentación a15ºC, y quemando hulla de potencia calorífica 7800 Kcal/Kg, de composición, C = 0,78 ; H2 = 0,055 ; O 2 = 0,07 ; cenizas = 0,07 ; humedad = 0,03 El coeficiente de transmisión de calor para el agua es, hC agua = 5000 Kcal/h.m2 .ºC El coeficiente de transmisión de calor para los humos es, hC humos = 40 Kcal/h.m2 .ºC El coeficiente de conductividad del hierro es, k = 50 Kcal/m.h.ºC Espesor de lacaldera, e = 10 mm Coeficiente de exceso de aire, ε = 1,4 Calor específico medio de los humos, cp(humos) = 0,27 Kcal/KgºC Temperatura de la sala de calderas, 20ºC Pérdidas por radiación al exterior, δ = 0,1 Determinar a) El peso de los gases producidos por cada Kg de carbón
Combustión.-1

b) La temperatura media de los gases de la cámara de combustión c) La temperatura de los humos al principiode la superficie de calefacción d) La cantidad de combustible quemado por hora e) El coeficiente complejo U de transmisión del calor f) La temperatura de los gases al final de la superficie de calefacción. g) La superficie de calefacción ____________________________________________________________

___________________________ RESOLUCION a) Peso de los gases producidos por cada Kg de carbónGgases = 1 + 4,34 ε (2,67 C + 8 H + S - O) - Gcenizas = 1 + ε Gaire - Gcenizas Gaire = 4,34 (2,67 C + 8 H + S - O) Kg aire = 1 Kg combustible = 4,34 Ggases = 1 + (1,4
x x

Kg gases 1 Kg combustible

{(2,67

x

0,78) + (8

x

0,05) + 0 - 0,07} = 10,47

Kg aire 1 Kg combustible

10,47) - 0,07 = 15,59 Kg

b) Temperatura media de los gases de la cámara de combustión (1 - δ) Pci = (1 + εGaire - Gcen ) cp(humos) (Tcaldera- Text ) Text es la temperatura del medio exterior = 20ºC δ es el tanto por uno de las pérdidas por radiación al exterior
(1 - δ) Pci Tcaldera= + Text = (1 + ε G aire - Gcenizas) cp(humos) (1 - 0,1) 15,59
x

7800
x

Kg gases 1 Kg comb

Kcal 1 Kg comb + 20ºC = 1687ºC Kcal 0,27 Kg gases ºC

c) Temperatura de los humos al principio de la superficie de...