Métodos de Cálculo do Consumo de Vapor para Usinas Industriais

Antes possível o dimensionamento correcto de uma válvula do sistema de distribuição de vapor, ou mesmo uma caldeira de controle, é necessário conhecer mais exacta possível, a quantidade de vapor necessária e de modo a que nós apresentamos neste métodos pós calcular o consumo de vapor para plantas industriais.

Vamos primeiro entender os tipos de fluxos de vapor de aquecimento. Praticamente todos os fluxos de aquecimento podem ser classificados em duas categorias:

• Aumento da temperatura - aquecer um material de uma temperatura mais baixa para uma temperatura mais alta.
• Manutenção da temperatura - compensação de perdas de calor para manter uma temperatura definida.

Normalmente, na aplicação de um trocador de calor é o caso primeiro, com um produto que entra no lado secundário do trocador a uma determinada temperatura e deixa a uma temperatura mais alta.

Modos de cálculo de consumo de vapor para plantas industriais

O consumo de vapor pode ser obtido de uma das três maneiras:

• Medición
• Informação do Fabricante
• Cálculo

Medição do consumo de vapor

Obviamente, o fluxo de vapor não pode ser medido no estágio de projeto de uma instalação. A medição do fluxo de vapor só pode ser usada para estabelecer a taxa de fluxo de vapor de uma instalação existente.

Existem dois métodos de medição disponíveis; a medição do fluxo de vapor dentro do processo, ou a medição do condensado resultante do processo.

Informação do Fabricante

Algumas unidades de materiais fabricados são servidas com informações sobre seu desempenho térmico.

Estes valores serão normalmente baseados em aumentar um dado aumento de temperatura, uma quantidade indicada de ar ou água, usando vapor a uma pressão específica.

Nunca deve ser assumido que os dados do fabricante são equivalentes ao fluxo real. Um permutador de calor pode ser treinado para um serviço particular, mas a vazão real conectada pode ser apenas uma fração disso, ou ocasionalmente pode exceder o valor do projeto.

Cálculo do consumo de vapor

A quantidade de calor necessária para produzir um aumento na temperatura é dada pela Fórmula 2a.

 

O calor específico de um material é a quantidade de calor necessária para elevar 1C a uma unidade de massa (1 kg). Na tabela a seguir os calores específicos e os pesos específicos de vários líquidos são expostos.

Como o fluxo de vapor é geralmente necessário, a Fórmula 2b normalmente será mais útil.

Quando o calor é necessário para compensar as perdas térmicas, o fluxo de vapor pode ser calculado com a Fórmula 3a.

O coeficiente de transferência de calor "k" é um valor que fornece a velocidade global na qual se espera que o calor se desloque de um meio quente para um meio mais frio, através da barreira que os separa.

Alguns valores típicos de "k", expressos em W / m2 ºC, para o fluxo de calor que sai do vapor, e através do aço inoxidável, atingem vários líquidos nos trocadores de calor a placas, aparecem na tabela a seguir.

Esses coeficientes são afetados por outros fatores e só devem ser considerados como aproximações.

A área a que se refere a fórmula acima é a área sobre a qual esta transferência de calor ocorre. Novamente, como o fluxo de vapor é geralmente necessário, a fórmula 3b geralmente será mais útil.

Cálculo do fluxo de vapor em trocadores de calor

Um dos cálculos do consumo de vapor para as plantas industriais mais importantes tem a ver com o fluxo de vapor nos trocadores de calor.

Ao considerar o fluxo de vapor num permutador de calor, deve fornecer suficiente vapor ao lado primário do permutador para atingir o aumento de temperatura necessário, em que o líquido ou gás que passa através do lado secundário do permutador.

Normalmente, teremos o fluxo de fluido do secundário e o salto térmico que é necessário para isso. Derivada da Fórmula 3b, a Fórmula 4 nos fornece o fluxo de vapor necessário quando o fluxo através do secundário é expresso em m3 / h.

Às vezes, o calor necessário em uma aplicação de troca de calor será expresso como uma necessidade de energia em quilowatts (kW) ou megawatts (MW).

Um watt é uma unidade de energia equivalente a 1 de julho por segundo (J / s), onde o mês de julho é uma unidade básica de energia.

Se as necessidades de calor forem expressas nessas unidades, elas podem ser convertidas em fluxo de vapor usando a Fórmula 5 ou a Fórmula 6.

Deve ser sempre lembrado que mesmo que a quantidade correta de vapor seja fornecida, sob as melhores condições possíveis, as condições requeridas no secundário não serão atingidas se o trocador tiver dimensões insuficientes. A capacidade de um permutador para atingir as condições dadas pode ser verificada usando a Fórmula 2a, desde que a superfície de troca de calor e o coeficiente de transferência de calor sejam conhecidos.

Muitos engenheiros estão interessados ​​em calcular o custo de produção de vapor em suas instalações, vamos ver alguns exemplos:

Exemplos de cálculo do consumo de vapor para plantas industriais

1 exemplo: Calcule o fluxo de vapor em um trocador necessário para aquecer 15 m3 / h de água de 20 ° C a 60 ° C. A pressão do vapor é da barra 2.

2 exemplo: Calcule o fluxo de vapor que é necessário em um trocador para aquecer 15 m3 / h de água de 20oC para 60oC. A pressão de vapor é 2 bar r.

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