metodo indirecto para calcular la eficiencia de una caldera pirotubular

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  • 8/20/2019 Metodo Indirecto Para Calcular La Eficiencia de Una Caldera Pirotubular

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    UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

    METODO INDIRECTO PARA DETERMINAR LA EFICIENCI UNA CALDERA PIROTUBULAR

    DOCENTE: ING. ELI GUAYAN HUACCHA

    ALUMNO: ROMERO VARGAS DEYVI EFRAÍN

    CURSO: CENTRALES DE PRODUCCIÓN DE ENERGIA

    TRUJILLO– PERU 2016

    UNT

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    CENTRALES DE PRODUCCIÓN DE ENERGIA

    INGENIERÍA MECÁNICA Página 1

    Contenido

    I. ANALISIS DE COMBUSTION ...................................................... 2

    II. MÉTODO INDIRECTO PARA DETERMINAR LA EFICIENCIA EN UNA CALDERA ........................................................................... 4

    a) PERDIDA POR LA ENTALPIA DE LOS GASES DE ESCAPE

    SECOS ( ................................................................................. 4

    b) PERDIDA POR LA ENTALPIA DEL VAPOR DE AGUA EN LOS GASES DE COMBUSTION ......................................... 4 c) PERDIDA POR INQUEMADOS GASEOSOS ( ) ............... 5

    d) PERDIdA POR INQUEMADOS SOLIDOS ( .................... 5

    e) PERDIDA POR CONVECCION ( ..................................... 5

    f) PERDIDA POR RADICION ( ............................................ 5

    III. CALCULO DE LA EFICIENCIA DE LA CALDERA POR EL METODO INDIRECTO ...................................................................... 6

    IV. CONCLUSIONES .................................................................... 10

    V. BIBLIOGRAFÍA........................................................................... 11

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    CENTRALES DE PRODUCCIÓN DE ENERGIA

    INGENIERÍA MECÁNICA Página 2

    I. ANALISIS DE COMBUSTION

    TIPO DE COMBUSTIBLE UTILIZADO:

    El combustible a usar es el carbón se usa la antracita el cual tendrá una composición química siguiente:

    Tomando 100 Kg de combustible

    COMBUSTIBLE MASA(kg) n (kmol) Carbono ( C ) 82.14 6.845 Hidrogeno (H) 1.22 0.61 Oxigeno (O) 1.47 0.0459 Nitrogeno (N) 0.47 0.0167857 Azufre (S) 0.54 0.016875

    6.845C+0.61 +0.0459 +0.0167857 +0.016875S+ + . + + +

    Donde:

    a= 6.845

    b= 0.61 = . c= 26.788

    d=0.016875

    6.845C+0.61 +0.0459 +0.0167857 +0.016875S+ . + . . + . + . + .

    Carbono ( C ) 82.14 Hidrogeno (h) 1.22

    Oxigeno (O) 1.47

    Nitrogeno (N) 0.47

    Azufre (S) 0.54

    Ceniza 0.05 Humedad 5.76

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    INGENIERÍA MECÁNICA Página 3

    Con exceso de aire = . 6.845C+0.61 +0.0459 +0.0167857 +0.016875S+

    . + .

    + + + + Donde:

    a= 6.845

    b= 0.61

    c= 30.456

    d=0.016875

    e= 0.974

    6.845C+0.61 +0.0459 +0.0167857 +0.016875S+ . + . . + . + . + . + .

    Entonces : % = . . × % = .

    Relación de Salidas de Gases e Ingreso de Combustible:

    − = × + × + × + + +∝ .× . − = . /

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    INGENIERÍA MECÁNICA Página 4

    II. MÉTODO INDIRECTO PARA DETERMINAR LA EFICIENCIA

    EN UNA CALDERA

    La eficiencia por el método indirecto o de las pérdidas separadas se determina restando de 100 las pérdidas de calor más significativas de la caldera.

    La eficiencia térmica por este método se expresa por la siguiente ecuación:

    = ∑

    = + + + + + Donde: = Pérdida de calor por gases secos (%)

    = Pérdida de calor por la entalpia del vapor de agua en los gases de combustión (%)

    = Pérdida de calor por inquemados gaseosos (%)

    =Pérdida de calor por inquemados sólidos (%)

    = Pérdida de calor por convección (%)

    = Pérdida de calor por radiación (%)

    Este método es importante porque nos permite conocer cómo se distribuye el calor liberado en la combustión.

    A) PERDIDA POR LA ENTALPIA DE LOS GASES DE ESCAPE SECOS (

    =

    [ ]

    = []

    [ ] = [ ] [ ] B) PERDIDA POR LA ENTALPIA DEL VAPOR DE AGUA EN LOS GASES DE

    COMBUSTION = []+[ ]×( . + .)

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    C) PERDIDA POR INQUEMADOS GASEOSOS ()

    = [ ][ ]+[ ]∗

    D) PERDIDA POR INQUEMADOS SOLIDOS (

    = . + . + . E) PERDIDA POR CONVECCION (

    =  ̇ ̇

     ̇ = × ( )+ ×( ) = . ×−( ) . × . +. = . ×−( ) . × . +.

     ̇ = . F) PERDIDA POR RADICION (

    =  ̇ ̇  ̇ = ( × )+( )

    = . ×− × ×( + ) +

    = . ×− × ×( + ) +

     ̇ = .

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    INGENIERÍA MECÁNICA Página 6

    III. CALCULO DE LA EFICIENCIA DE LA CALDERA POR EL METODO

    INDIRECTO

    Datos:

    Potencia= 100 BHP = C = = = = = = ⁄ = = = = 0.587

    1) PERDIDA POR LA ENTALPIA DE LOS GASES DE ESCAPE SECOS (

    = [ ] Hallamos k:

    = []

    = [ .] = .

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    INGENIERÍA MECÁNICA Página 7

    Ahora tenemos:

    [ ] = [ ] [ ] Usando los valores típicos y usando el tipo de combustible, obtenemos:

    Residual [ ] =15.8 [ ] = [ . ] × .

    [ ] = . Reemplazando:

    = . ×. = . %

    2) PERDIDA POR LA ENTALPIA DEL VAPOR DE AGUA EN LOS GASES DE

    COMBUSTION = []+[ ]×( . + .)

    = [ . + × .]×[ . × + .] = . %

    3) PERDIDA POR INQUEMADOS GASEOSOS ()

    = [ ][ ]+[ ]∗ Como el [ ] =

    = [][ .]+[]∗ = %

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    4) PERDIDA POR INQUEMADOS SOLIDOS (

    = . + . + .

    Donde B=3

    = . + . + . = . %

    5) PERDIDA POR CONVECCION (

    =  ̇

     ̇

     ̇ = × ( )+ ×( ) = . ×−( ) . × . +. = . ×−( ) . × . +.

     ̇ = .

    Reemplazando:

     ̇ = . ×  ̇ =

    = ( . ×− × .)×[ . × +] . = .

    = ( . ×− × .)×[ . × +] . = .

     ̇ = . ×+ . ×

     ̇ = .

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    = ×.

    = . % 6) PERDIDA POR RADICION (

    =  ̇ ̇  ̇ = ( × )+( )

    = . ×− × ×( + ) + = . ×− × ×( + ) +

     ̇ = . Reemplazando:

    = . × −

    × . ×[ + + ]

    = . = . ×− × . ×[ + + ]

    = .  ̇ = . ×+ . ×

     ̇ = . = ×. = . %

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    = + + + + + REEMPLAZANDO:

    = . + . + + . + . = . = ∑ = .

    = . %

    IV. CONCLUSIONES

    La eficiencia de la caldera según el método indirecto para este caso es:

    = . % Con este método es más confiable y se acerca a lo más real posible de la eficiencia

    de la caldera porque se utiliza en los cálculos a los gases de combustión y las pérdidas que se producen en ellas.

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    V. BIBLIOGRAFÍA

    Aguilar, Fernando, Montero, Eduardo, Tristán, Cristina, Apuntes de termodinámica y termotecnia. Combustibles y combustión. Burgos.

    Colman, Anthon, Laurence, (2000)Manual de calderas . Madrid: Mac Graw-Hill. Diseño de calderas, AENOR.

    (1988) Guía de combustibles líquidos . Madrid: CAMPSA.

    http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/propiedades-carbon TITULO “Centrales Térmicas” AUTOR: Pedro Fernández Diez

    TITULO “Carbón” AUTOR: Dr. Vicente J. Cortez

    Borrador del curso de centrales de producción de energía http://www.dse.go.cr/es/03Publicaciones/04Tecnicas/ManualProductos.pdf http://www.areadecalculo.com/monograficos/chime/Chimeneas.pdf

    http://www.textoscientificos.com/energia/combustibles/propiedades-carbon http://www.dse.go.cr/es/03Publicaciones/04Tecnicas/ManualProductos.pdf http://www.areadecalculo.com/monograficos/chime/Chimeneas.pdf http://www.areadecalculo.com/monograficos/chime/Chimeneas.pdf http://www.dse.go.cr/es/03Publicaciones/04Tecnicas/ManualProductos.pdf http://www.textoscientificos.com/energia/combus