intro caldeiras

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Produção e Transporte de Calor
Centro Universitário Jorge Amado
Prof: Danilo Sá Teles
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Estudo de caldeiras
Vapor
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Estudo do vapor
Vapor de água é usado como meio de geração, transporte e utilização de energia desde os primórdios do desenvolvimento industrial. 
Na forma de vapor tem alto conteúdo de energia por unidade de massa e volume. As relações temperatura e pressão de saturação permitem
 utilização como fonte de calor a temperaturas médias e de larga utilização industrial. 
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Estudo do vapor
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Diagrama de fases da água: P X t
 As mudanças de fase ocorrem a temperaturas e pressões específicas.
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Mistura bifásica_líquido vapor
Exercício
Um recipiente estanque contém uma mistura saturada com 0,1 m3 de líquido e 0,9 m3 de vapor a 30ºC. Determine a fração mássica de vapor.
Vl (30ºC) = 8,43 x 10-4 m3/kg
Vs(30ºC) = 2,671 x 10-2 m3/kg
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1ª lei da Termodinâmica e vaporização.
Em uma caldeira há 0,5 kg de vapor d’água a 0,4 Mpa (mistura bifásica) e apresenta inicialmente um volume de 0,1m3. Transfere-se calor ao vapor até que a temperatura atinja 30ºC, enquanto a pressão permanece constante.
V2 = 0,6548 m3/kg
V1 = 0,2 m3/kg
hv (300ºC) = 3066,8 kJ/kg
hl = 604,74 kJ/kg
hlv = 2133,8 kJ/kg
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Vaporização
Temperatura de saturação: 
 Temperatura em que ocorre a vaporização a uma dada pressão. Exemplo: água pura T = 99,6 ºC a 0,1 Mpa (~1 atm).
Pressão de saturação:
Pressão em que ocorre a vaporização a uma dada temperatura. Exemplo: água pura. P = 0,1 Mpa (~1 atm) a 99,6 ºC.
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Vapor saturado
Vapor saturado tem a grande vantagem de manter temperatura constante durante a condensação a pressão constante.
A pressão de condensação do vapor saturado controla indiretamente a temperatura dos processos.
O controle de pressão, por ser um controle mecânico de ação direta é conseguido muito mais fàcilmente que o controle direto de temperatura.
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Vapor saturado
A faixa de temperaturas até 170 ºC utiliza vapor saturado até 10 kgf/cm2 , cuja temperatura de saturação é 183 ºC.
Maiores temperaturas são possíveis a custa do aumento da pressão de saturação, o que implica num maior custo de investimento devido a necessidade de aumento da resistência mecânica e requisitos de fabricação e inspeção do gerador de vapor.
O limite da temperatura de vapor saturado é o ponto crítico, a 374 ºC e 218 atmosferas.
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Vapor saturado
Em utilização industrial, poderíamos arbitrar uma classificação de geradores de vapor em relação a pressão de trabalho:
Grandes caldeiras, as quais são utilizadas tanto para geração própria de energia elétrica quanto para processos de aquecimento, estão limitadas a pressões da ordem de 100 kgf/cm2 .
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Gerador de vapor 
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Geradores de vapor
Os principais componentes são: 
a) cinzeiro
b) fornalha.
c) seção de irradiação
d) seção de convecção
e) superaquecedor: 
f) economizador: 
g) pré-aquecedor de ar:
h) exaustor: 
i) chaminé:
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