Caldeiras

PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Para um volume de controle em regime permanente, as condições de massa não variam com o tempo. A vazão mássica e a taxa de transferência de calor e trabalho (potência) também são constantes com o tempo.
, em que:
Uma vez que:
1) Energia Potencial
–

2) Energia Cinética
–

–
Taxa de calor e trabalho através do volume de controle, [kW];

–
Vazão mássica de entrada e saída, [kg/s]; h –
Entalpia específica, [kJ/kg]; v –
Velocidade do fluxo, [m/s]; g –
Aceleração da gravidade local, [≈ 9,8 m/s2];
Z
–
Altura a partir de um ponto de referência, [m].
Em regime permanente, a massa que entra (água) é a mesma da massa que sai (vapor):

Para uma caldeira, pode-se considerar desprezível a diferença das energias potencial e cinética. Da mesma forma, não há geração nem consumo de trabalho. Assim:

Ou seja, o calor fornecido corresponde ao ganho de entalpia da água. Este pensamento é análogo a um trocador de calor aquecido por vapor, cujo calor cedido por [kg] de vapor é igual à variação de entalpia do vapor entre a entrada e saída já que não existe trabalho envolvido e os efeitos de energia cinética e potencial podem ser desprezados.

CUSTO DE GERAÇÃO DE VAPOR NO BRASIL
Um dos principais índices de referência de desempenho de sistema de vapor é o custo unitário de geração do vapor [1], que está diretamente relacionado com a eficiência da caldeira. Pode ser determinado da seguinte forma:
, em que:
C
–
Custo do vapor, [R$/kg]
Ccomb
–
Custo do combustível, [R$/t];
Hvap
–
Entalpia do vapor, [kcal/kg];
PCIcomb
–
Poder calorífico inferior do combustível, [kcal/kg]; η –
Rendimento da caldeira.
Cálculo do rendimento (eficiência térmica):
, em que:

–
Vazão mássica de vapor, [kg/h]

–
Vazão mássica de combustível, [kg/h];
A Tabela 1 abaixo apresenta um resumo da comparação dos custos de produção de vapor no Brasil para vários tipos de combustíveis.
Tabela – Custo de produção