Plantas térmicas

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INTRODUCCIÓN

La eficiencia de una caldera puede ser calculada por medio dos métodos, el método ASME (American Society of Mechanical Engineers) y europeo, cada cual tiene sus condiciones para el cálculo, por ejemplo, el método ASME considera las pérdidas producidas por la humedad del combustible, mientras que el método europeo no. Por tal motivo, el propósito de ésta tarea es determinar la eficiencia de cada caldera y el error de cada una respecto a su consumo de combustible.

El combustible a utilizar es el primero designado en la tarea uno, el cual se añade a este reporte con su composición CHONSAW.

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Otros datos retomados de la tarea uno son los siguientes:

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Datos suministrados por el docente para la tarea dos:

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Siendo estos los datos principales se proceden a realizar cada método, primeramente, por el método ASME.

MÉTODO ASME

Como se había comentado en la introducción, el método ASME prevé el análisis de tomando en cuenta la humedad del combustible y el aire y la perdida de calor que se genera al evaporar esa humedad. Además, las cenizas generadas por la combustión incompleta y como en este caso el combustible es un sólido el análisis se hará completo a comparación de un líquido.

Para el método ASME se ha de ocupar el poder calorífico superior, entonces dicho lo anterior, los cálculos efectuados son los siguientes.

El exceso de aire se calcula de la siguiente manera:

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Sustituyendo:

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 es el aire seco teórico requerido para la combustión de 1 kg de combustible, y se calcula de la siguiente manera.[pic 12]

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Calculando el peso del gas de combustión seco generado por la quema de 1 kg de combustible

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• Perdida de calor por gases de combustión secos.

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Donde:

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• Perdida de calor en la combustión debido a la humedad en el aire.

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Donde:

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• Perdida de calor debido a la humedad del combustible

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• Perdida de calor debido a la humedad generada por la combustión de hidrogeno en el combustible.

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• Perdida de calor por reacción incompleta formando CO durante la combustión.

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• Perdida de calor por carbón sin quemar en la ceniza.

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Donde:

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• Perdida de calor debido al calor sensible de la ceniza

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Donde:

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• Perdidas por convección y radiación de las paredes.

Para término  se utilizar una formula directa, si no que se estima por medio de una gráfica elaborada por American Boiler Manufactures Association (ABMA) [pic 39]

Sin embargo, para obtener el dato principal para utilizar la gráfica se necesita obtener la entalpía con los datos de presión y temperatura, entonces por medio del NIST se ha adquirido aquel dato, la imagen lo muestra.

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Entonces ho= 3367.8 kJ/kg

Salida real de partes por millón de la caldera

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Siguiendo la línea de la gráfica anterior la aproximación adecuada es de 0.385[pic 42]

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Entonces LCR= 0.4%

Con todos los valores de las perdidas, se calcula la eficiencia de la caldera de la siguiente manera:

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Sustituyendo

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Para el cálculo de consumo del combustible se requiere la siguiente fórmula  

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Donde:

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Es la entalpía de agua de alimentación y es obtenida por las tablas agua de vapor saturado.

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