Proyecto caldera
Hemos recibido una oferta para instalar una caldera y a contunuación vamos a realizar el informe técnico de la instalación.
A nuestra empresa se le ha pedido que instale una caldera de acero alimentada con 50 l/h a 18ºC, que la transforma en vapor a 150ºC. Para producir el calor necesario, se utiliza un horno de carbón de hulla, de tal forma que la transmisión del calor del horno a la caldera tiene un rendimiento del 85%. Calcula el consumo diario de hulla en kg. Considerar que no hay pérdidas de calor con el exterior y que el vapor de agua se calienta a presión constante en la caldera.
Para calcular el consumo diario de carbón de hulla, primero necesitamos determinar la cantidad de calor requerida para calentar el agua y convertirla en vapor. Luego, consideramos el rendimiento del horno para encontrar la cantidad de calor suministrada por el carbón de hulla.
La energía necesaria para
calentar el agua se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
=Q=m⋅c⋅ΔT
donde:
-Q es la cantidad de
calor requerida,
-m es la masa de agua, en kg
-c es la capacidad
calorífica del agua,
-ΔT es el cambio de temperatura.
La capacidad calorífica
del agua (c) es aproximadamente 1kcal/kgºC.
La masa de agua (m) se
puede calcular usando la fórmula:
m=flujo de agua×tiempo
Dado que el flujo de agua
es de 50 l/h, podemos convertirlo a kilos dividiendo por la densidad del agua
(1kg/l), dando 50kg.
En este caso nos hace falta saber el calor que se necesita para:
Pasar 50 kg de agua de 18ºC a 100ºC
Q1=50kg x 1kcal/kg x (100-18) -> Q1=4100Kcal
Pasar 50 kg de agua a vapor de agua
Q2=50kg x 540kcal/kg -> Q2=27000Kcal
Pasar 50 kg de vapor de agua de 100ºC a 150ºC
Q3=50kg x 0,48 kcal/kg x (150-100) -> Q3=1200Kcal
Tras esto sabemos que la energía total que necesitamos es:
Una vez que tengamos la
cantidad de calor (Q), podemos calcular el consumo de carbón de hulla
utilizando el rendimiento del horno (η):
Si sabemos que tiene un rendimiento del 85%, podemos usar la fórmula del rendimiento:
η=Eu/Es
Dónde energía útil(Eu) es el calor necesario que es igual a 32300Kcal
Y la energía suministrada(Es) es rendimiento del carbón de hulla, que para eso usamos esta fórmula:
Q=Pc x m
Si el poder calorífico del carbón de hulla es de 7000Kcal/Kg, eso significa que la energía producida es 7000Kcal/Kg x m.
Teniendo todos estos datos, sustituimos en la fórmula del rendimiento:
0,85=32300/(7000 x m) y si hayamos el vbalor de m, nos da:
m=5,42Kg
Esto es la cantidad de carbón que hace falta para una hora, así que para un día:
24 x 5,42 = 130,28Kg
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