Case Study # 1
Heat Recovery System
Medidas
O primeiro passo neste estudo de caso foi a medida das condições do gás de exausto do gerador. A fim de projetar um sistema de recuperação de calor apropriadamente, as seguintes características devem ser definidas:
- Perfil da carga ao longo do dia;
- Temperatura do gás de exausto;
- Composição do gás de exausto;
- Vazão do gás de exausto.
Algumas das medições enfrentaram problemas técnicos e práticos. Durante o projeto, todas as alternativas foram exploradas para transpor estas dificuldades e depois de investigar todas as possibilidades, algumas premissas foram adotadas.
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Perfil da carga e da temperatura ao long de um dia
A temperatura do gás de exausto varia com a carga. Quanto maior a carga, maior a temperatura. Variações ao longo de um dia foram estimadas e então as medidas de temperatura com relação à carga foram tomadas. Cuidado tem que ser tomado com este tipo de medida em virtude das altas temperaturas envolvidas. Proteção especial deve ser vestida e exposição prolongada aos gases deve ser evitada. Utilizando-se um termômetro digital apropriado, cuja máxima temperatura admissível era de 700°C, foi possível levantar uma curva que relaciona a carga no gerador e a temperatura do gás de exausto. Combinando esta curva com um perfil típico, a variação da temperatura do gás de exausto ao longo de um dia foi determinada. A temperatura mínima dos gases foi medida sem nenhuma carga. A temperatura obtida foi 103°C. Considerando-se a demanda máxima na fazenda, os gases alcançaram 390°C. Entretanto, de acordo com a especificação do fabricante do gerador, a temperatura máxima atingida pelo gás de exausto é de 540°C. De fato, a fazenda não utiliza a máxima carga disponível no gerador.
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Temperatura ao longo de um dia
Combinando a curva anterior com um perfil típico da carga ao longo de um dia, a variação de temperatura do gás de exausto ao longe de um dia foi determinada e a seguinte curva foi levantada:
Pode-se notar que a temperatura máxima é alcançada entre meio-dia e 14:00. De fato, é o período em que todos os equipamentos nas cozinhas estão a plena carga (como por exemplo lava - louças, fornos, iluminação, etc.).
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Composição
A definição da composição do gás de exausto é muito importante uma vez que suas propriedades dependem dela. Sistemas portáteis de medição e monitoramento de composição de gases como este estão disponíveis no mercado, mas seu alto preço limita o uso em todas as aplicações.
Desta forma, um cálculo aproximado da composição do gás de exausto foi feito considerando-se valores típicos encontrados na literatura, a reação de combustão e a especificação das condições operacionais fornecidas pelo fabricante do gerador.
Levando-se em conta o propósito do experimento, a acuidade da premissa foi considerada aceitável. -
Vazão
A medição da vazão do gás de exausto foi um dos mais desafiantes passos ne procedimento experimental em virtude de diversos fatores:
As altas temperaturas do gás de exausto fazem com que o uso de simples anemômetros seja impossível. Equipamentos como este podem ser danificados severamente em segundos.
Do mesmo modo, o uso de um tubo de Pitot não e confiável nem apropriado. A pulsação e turbulência do fluido impedem medidas estáveis e confiáveis.
Recentemente um instrumento que aplica uma correção à diferença de pressão medida e com isso supera o problema da pulsação do fluido foi desenvolvido. Entretanto, este equipamento não estava disponível para o experimento.
Este tipo de gerador a diesel apresenta entrada de ar difusa, o que torna difícil o cálculo de um balanço de massa no gerador.
Portanto, para todos os cálculos a vazão indicada na especificação do fabricante foi considerada, ignorando as variações em diferentes cargas.
» Sistema de Recuperação de Calor: Resultados
