Geração de Energia I

Pré-requisitos

• Transferência de Calor e Massa I e II

Objetivo Geral

Compreender o funcionamento das máquinas térmicas a vapor.

Objetivos Específicos

1. Analisar os ciclos de potência a vapor;
2. Familiarizar-se com os componentes e funcionamento de máquinas térmicas a vapor;
3. Dimensionar preliminarmente uma usina de geração de potência a vapor.

Carga horária

54 horas de aulas teóricas.

Aulas

• Aula 1 - Introdução à Geração de Energia

  Por quê estudar Geração de Energia Afinal, energia pode ser gerada? Este nome não é estranho? Você pode entender esta disciplina como o estudo da geração de energia útil - que, em Engenharia Térmica, geralmente significa duas coisas:

• Aula 2 - Funcionamento e componentes de geradores de vapor

  O Ciclo de Potência a Vapor com Reaquecimento Anteriormente, discutimos as aplicações de geradores de vapor, e mencionamos que, para aproveitar o máximo as altas temperaturas dos gases quentes liberados em processos de combustão industriais, geradores de vapor são usualmente empregados em ciclos de potência, onde a turbina funciona a altas temperaturas.

• Aula 4 - Fornalhas e composição de combustíveis

  Fornalhas A fornalha é a instalação onde ocorre a reação de combustão em um gerador de vapor [1]; é onde ar e combustível são alimentados e onde os gases são formados:

• Aula 5 - Processo de combustão - suprimentos de ar e combustível

  Balanço energético Na aula passada, introduzimos o estudo das fornalhas, incluindo sua classificação e aspectos de projeto, e a análise da composição do combustível. O conhecimento das frações mássicas (para combustíveis sólidos ou líquidos) ou volumétricas (para combustíveis gasosos) determina as propriedades relevantes dos combustíveis, como o poder calorífico inferior, que determina o calor liberado durante o processo de combustão.

• Aula 6 - Caldeiras

  Alimentação de caldeiras Considere um gerador de vapor que opera a 141 bar e consome 100 kg/s de vapor. As bombas deste catálogo dão conta do recado? from CoolProp.CoolProp import PropsSI P1 = 1e5 T1 = 25 + 273 u1 = PropsSI("U","P",P1,"T",T1,"Water") rho1 = PropsSI("D","P",P1,"T",T1,"Water") s1 = PropsSI("S","P",P1,"T",T1,"Water") P2 = 141e5 s2 = s1 u2 = PropsSI("U","P",P2,"S",s1,"Water") rho2 = PropsSI("D","P",P2,"S",s1,"Water") g = 9.

• Aula 9 - Análise de Gases

  Hipóteses de Gás Ideal Na análise de gases de combustão frequentemente aplicamos a hipótese de gás ideal. Ela é mesmo válida? Vamos tomar como exemplo o dióxido de carbono. Vamos comparar a densidade usando um modelo de gás ideal (precisando apenas da massa molar do gás como dado de entrada), e usando o CoolProp (que usa no momento da publicação destas notas este artigo como referência para a Equação de Estado).

Bibliografia básica

1. Bazzo, E. Geração de vapor (2 ed.). Florianópolis: Editora UFSC, 1995.
2. Çengel, Y. A., & Boles, M. A. Termodinâmica (7 ed.). Porto Alegre: AMGH, 2013.
3. Lora, E. E. S., & Nascimento, M. A. R. do. Geração Termelétrica: Planejamento, Projeto e Operação. Rio de Janeiro: Interciência, 2004.

Bibliografia complementar

1. The Babcock & Wilcox Company. Steam, its generation and use (37th ed.). New York, 1960.
2. Souza, Z. de. Elementos de Máquinas Térmicas. Rio de Janeiro: Campus, 1980.
3. Incropera, F. P., DeWitt, D. P., Bergman, T. L., & Lavine, A. S. Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa (6 ed.). Rio de Janeiro: LTC, 2008.
4. Telles, P. C. S. Tubulações industriais: Materiais, Projeto, Montagem (10 ed.). Rio de Janeiro: LTC, 2001.
5. Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. Mecânica dos fluidos: fundamentos e aplicações (3 ed.). São Paulo: McGraw-Hill, 2007.
6. Bejan, A. Advanced Engineering Thermodynamics. New York: John Wiley & Sons, 1988.
7. Souza, Z. de. Dimensionamento de Máquinas de Fluxo: Turbinas, Bombas, Ventiladores. São Paulo: Edgard Blücher, 1991.
8. Moran, Michael J; Shapiro, Howard N. Fundamentals of Engineering Thermodynamics (5 ed.). Chichester: Wiley, 2006.

Sobre o professor