Caldeira op

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Dimensionamento de uma caldeira, trabalho realizado para a disciplina de Operações Unitarias II com todo o procedimento necessario para se dimensionar uma caldeira dentro de uma industria de alimentos que necessita utilizar o vapor para suas operações.

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  • Segundo Instrução Normativa N° 01, De 7 de Janeiro de 2000, anexo I anexo XVII define suco de laranja é bebida não fermentada e não diluida, obtida da parte comestivel da laranja (Citrus sinensis), através de processo tecnologico adequado. Sua composição quimica segue de acordo com a Tabela 1.
  • Onde Cpf é o calor específico do produto a ser aquecido , qmf é taxa mássica do produto a ser aquecido, Ts é a temperatura de aquecimento final, Te é a temperatura de entrada do produto a ser aquecido, hfg é o calor latente do vapor, X é o título de vapor e qmv ou Q é a descarga-peso de vapor.
  • onde, Q é a descarga-peso em kgf/cm2, v é a velocidade estabelecida para o vapor na tubulação em m/s, D é o diâmetro da tubulação em cm e γ é o volume específico do vapor nas condições de temperatura e pressão estabelecidas em m3/kgf(valor tabelado, observando a pressão e temperatura)
  • Supondo Pressao relativa 8 Kgf.cm^2 e velocidade = 25 m/s, para um diâmetro de 5’’ tem – se o valor tabelado para a descarga peso de 5400 Kgf/h de vapor.
    Onde, vreal é a velocidade real em m/s, Q é a descarga-peso de vapor na tubulação em kgf/h, γ é o volume específico do vapor nas condições de temperatura e pressão estabelecidas em m³/kgf e S é a área transversal do tubo (S = 𝜋∗𝑑² 4 ) em cm².
  • onde, J é a perda de carga em kgf/cm2 para cada 100 m de tubulação, Q é a descarga-peso de vapor na tubulação em kgf/h, γ é o volume específico do vapor nas condições de temperatura e pressão estabelecidas em m3/kgf e D é o diâmetro da tubulação em cm.
    Calculada a perda de carga para 100 m, temos que calcular a perda de carga real da linha. Para tal, deve-se considerar o comprimento total da tubulação (linha principal ou ramal), composto pelo comprimento equivalente dos acessórios (Tabela 9.3) e o comprimento real da tubulação.
    Adotamos 100 m, pois o nosso comprimento total é 59,4m para não ficar restrito, se utilizassemos 60 m iria corresponder exatamente ao valor de J= 0,277

  • Q é a quantidade de condensado produzida em lb. Vex é o volume especifico do vapor na pressão da linha de condensado. Hp é entalpia do condensado na pressão absoluta, que é 9kgf/cm². Hr é a entalpia do condensado na linha do condensado na pressão manométrica(relativa).
    V é a velocidade em ft(pés)/ minuto, que correspondente a 10m/s,
    C é calor latente de vapor na pressão da linha de retorno.
  • P é o peso da tubulação, supondo 70 m para o comprimento da tubulação do condesado. Tf é a temperatura do vapor para uma pressão de 8kgf/cm², de acordo com valores tabelados em Farenhait. Ti é a temperatura externa= ambiente, considerando 30°C. L é o nosso comprimento em ft (pés) 70m.
    C é o calor especifico do aço, tabelado.
  • Uma vez que o diâmetro da tubulação estiver definido, utiliza-se de seu valor e da temperatura do vapor para se determinar o isolamento dos tubos pela tabela 9.11. Em seguida, pela tabela 9.12, determina-se o espaçamento do suporte da tubulação. Determina-se então o intervalo de declive da linha (0,5%) que apresenta ponto de drenagem.
    O procedimento acima descrito deve ser realizado para a linha principal e cada um dos ramais.

  • Dependendo da quantidade de condensado a descarga pode ser contínua ou intermitente devido a possibilidade de descarga contínua, são empregados para reter o vapor na saida de aparelhos de aquecimento
  • Onde magua é o volume de água na caldeira em nível normal, hs é a entalpia dos gases gerados pela combustão a 45°C, he é a entalpia da água de alimentação da caldeira a 20°C, PCI é a taxa mássica de combustível e ղ é a eficiência da caldeira.
  • Caldeira flamotubular para queima de óleo e gás;
    Traseira úmida (wet back) com três passagens de gases;
    Baixo nível de emissões, devido à otimização do queimador com a fornalha;
    Alto rendimento (91%);
    Maior capacidade e rendimento podem ser alcançadas com a instalação de economizador;
    Fácil manutenção devido às portas de acesso e número reduzido de tubos;
    Fornecida como unidade completa para facilidade de instalação;
    Pode ser fornecida opcionalmente com superaquecedor de vapor;
    Projeto de acordo com as novas normas Européias;
  • Caldeira op

    1. 1. Dimensionamento de Caldeira Professora: Maria Assima Bittar Graduandas: Aryane Nakashima Barbara Machado Gerlane Ataides Priscilla Rodrigues UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS Escola de Agronomia
    2. 2.  Produto  Suco de Laranja Tabela 1 – Composição quimica. Minimo Maximo Solidos soluveis em °Brix, a 20°C 10,5 - Relação de solidos soluveis em brix/acidez em g/100g de acido citrico anidro 7,0 - Acido ascorbico (mg/100mg) 25,00 - Açucares totais naturais da laranja (g/100g) - 13,00 Oleo essencial de laranja % v/v - 0,035
    3. 3.  Quantidade de Vapor A vazão de vapor, para processos de aquecimento, pode ser calculada pela seguinte equação: Sendo : qmf = 6633,83 Kg/h Cpf = 3,75 kJ/Kg.°C Ts = 95°C Te = 5°C hfg = 509,8 Kcal/Kgf X = 1 Determinou-se a Q = 4391,76 Kgf/h
    4. 4.  Dimensionamento das tubulações Para o dimensionamento da linha principal e dos ramais fixa-se suas velocidades, 25 e 15 m/s, respectivamente. Estima-se o diâmetro da tubulação pela equação abaixo: Sendo: Q= 4391,76 Kgf/h v = 25 m/s γ = 0,2189 m3/Kgf Determinou-se D = 4,6 ’’
    5. 5.  Velocidade de escoamento Calcula-se a velocidade real pela fórmula: Sendo: v= 25 m/s Q = 5400 Kgf/h γ = 0,2189 m³/kgf S = 106,7 cm² Determinou-se vreal = 24,7 m/s
    6. 6.  Dimensionamento das tubulações  Calcula-se a perda de carga para a linha de vapor pela fórmula: Sendo: Q = 4391,76 Kgf/h Y = 0,2189 m³/kgf D = 11,66 cm Determinou-se J = 0,277 Kgf/cm²  Tendo conhecimento do comprimento total da tubulação calcula-se perda de carga real da linha, a perda de carga para 100 m pela fórmula: Sendo: L = 44m Lace= 15,4 L total = 59,4 m Determinou-se Jreal = 0,16 Kgf/cm²
    7. 7.  Dimensionamento da linha de condensado  Para o dimensionamento da linha de condensado, é necessário calcular o diâmetro da linha de retorno do condensado. Q= 8156 lb Vex= 0,76 ft³/lb hp=1191,6 btu/lb hr= 1189,4 btu/lb v= 2000ft/min C1= 880,4 btu/lb d= 0,153´´
    8. 8.  Condensadores Quantidade de calor do condensado 𝑄 = 𝐶 𝑥 𝑃 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑖) 𝐿 Admitindo aço shedule 40 como material da tubulação, cujo peso é 16,1 Kgf/m – 10,79 lb/ft Sendo: P = 70 m x 3,28 x 10,79 = 2477,4 lb Tf = 336,7 °F Ti = 86 °F L = 229,6 ft C aço = 0,114 btu/lb Determinou-se Q = 679,7 lb Adimitindo tempo de produção do aquecimento da linha e formação de condensado igual à 5 minutos, temos Q = 8156 lb/h.
    9. 9.  Isolamento da tubulação  Utilizando o valor do diâmetro da tubulação e a temperatura do vapor determinou-se o isolamento da tubulação de acordo com valores tabelados Sendo: D = 11/2 ’’ T= 174,5 °C na pressão absoluta 9 Kgf. cm^2 Temos um isolamento = 11/2 ’’, bem como o espaçamento suporte da tubulação = 2,1 m.
    10. 10.  Purgadores  Purgador de bóia Não permite a saída de ar e outros gases incondensáveis (alguns purgadores possuem uma válvula termostática para eliminação de ar)
    11. 11.  Quantidade de Combustíveis A quantidade de combustível necessária para a produção de vapor é calculada pela equação abaixo: Sendo: magua = 8000 Kg/h hs = 660,8 Kcal/Kg he = 333,7 Kcal/Kg PCI = 9750 Kcal/Kg ղ = 0,89 Determinou-se a mc = 301,56 Kg/h
    12. 12.  Especificações da Caldeira  Modelo: M3P - 8.0  Fabricante: AALBORG Industries  Combustivel: Diesel  Consumo de Combustivel: 301,56 Kg/h  Poder calorifico do combustivel: 9750 Kcal/Kg  Eficiência da caldeira: 89,7%
    13. 13.  Especificações da caldeira O valor encontrado da pressão para perda de carga é de 0,16kgf/cm², sendo o modelo da caldeira escolhido capaz de produzir 300 psi (21,09kgf/cm²). Logo a caldeira escolhida é adequada ao fluxo do produto. Tabela 2 – Dados da caldeira utilizada M3P - 8.0.
    14. 14.  Layout do sistema
    15. 15. Obrigada!!!

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