Ciclo de Água e Vapor - Ciclo de Ar Combustível Queima e Gases de Combustão

1Preciso que seja feito um breve texto explicativo explicando o que ocorre com a água desde a entrada da bomba até a saída do condensador ao longo de todos os equipamentos presentes em uma usina termoelétrica Descrever o que está ocorrendo com o estado termodinâmico da águavapor 2Preciso que seja feito um breve texto explicativo explicando o que ocorre com o circuito de ar combustível queima e gases ao longo de todos os equipamentos presentes em uma usina termoelétrica Descrever o que está ocorrendo com o conteúdo de energia dos gases Obter o Outlook para Android 1 Máquinas termoelétricas Questão 01 O Ciclo da Água em uma Usina Termoelétrica Em uma usina termoelétrica a água passa por diversos processos que alteram seu estado termodinâmico desde a entrada na bomba até a saída do condensador Segue abaixo uma breve explicação Entrada da Bomba O ciclo da água iniciase na bomba onde a água em estado líquido a baixa pressão e temperatura é bombeada para dentro do sistema aumentando sua pressão Este processo é quase adiabático significando que não há troca de calor significativa com o ambiente Caldeira Após ser pressurizada a água é direcionada para a caldeira Na caldeira a água líquida a alta pressão é aquecida através da queima de combustíveis fósseis ou outras fontes de calor Durante este processo de aquecimento a água passa por uma vaporização transformandose em vapor de alta pressão e alta temperatura Inicialmente a água líquida absorve calor sensível aumentando sua temperatura até atingir o ponto de ebulição A partir daí ela continua a absorver calor latente que é a energia necessária para mudar de fase de líquido para vapor Turbina O vapor superaquecido resultante deste processo entra na turbina Na turbina o vapor de alta pressão e alta temperatura se expande reduzindo sua pressão e temperatura enquanto realiza trabalho ao girar a turbina A energia térmica do vapor é convertida em energia mecânica na turbina que por sua vez aciona um gerador para produzir eletricidade A expansão do vapor na turbina é um processo importante para a conversão eficiente de energia térmica em energia elétrica Condensador Após passar pela turbina o vapor exaurido agora a baixa pressão e temperatura entra no condensador No condensador o 2 vapor é resfriado pela água de resfriamento circulante Este resfriamento remove o calor do vapor causando sua condensação de volta para o estado líquido O processo de condensação é essencialmente uma troca de calor onde o vapor cede seu calor latente de vaporização para a água de resfriamento O condensador desempenha um papel essencial ao transformar o vapor exaurido de volta em água líquida permitindo que o ciclo recomece A água condensada agora em estado líquido a baixa pressão e temperatura é coletada e redirecionada de volta para a bomba reiniciando o ciclo Este ciclo contínuo de pressurização aquecimento expansão e condensação é um exemplo clássico do Ciclo Rankine amplamente utilizado em sistemas de geração de energia Cada etapa deste ciclo é fundamental para a eficiência e operação de uma usina termoelétrica garantindo a conversão eficiente de energia térmica em energia elétrica 3 Questão 02 O Ciclo do Ar Combustível Queima e Gases em uma Usina Termoelétrica Em uma usina termoelétrica o circuito de ar combustível queima e gases é fundamental para a geração de energia Aqui está uma descrição detalhada do que ocorre com esses elementos ao longo dos equipamentos presentes na usina Entrada de Ar O processo começa com a entrada de ar no sistema O ar é puxado por ventiladores e passa por filtros para remover impurezas Em seguida ele é préaquecido em um aquecedor de ar utilizando o calor dos gases de exaustão que saem da caldeira Este pré aquecimento melhora a eficiência da queima aumentando a temperatura do ar antes que ele entre na caldeira Combustível O combustível que pode ser carvão óleo gás natural ou biomassa é então introduzido na caldeira Dependendo do tipo de combustível ele pode ser pulverizado gaseificado ou nebulizado para facilitar a mistura com o ar Dentro da caldeira ocorre a combustão onde o combustível reage com o oxigênio do ar liberando uma grande quantidade de energia na forma de calor Este calor é transferido para a água presente nos tubos da caldeira transformandoa em vapor de alta pressão e temperatura Gases de exaustão Os produtos da combustão conhecidos como gases de exaustão são compostos principalmente de dióxido de carbono CO₂ vapor dágua H₂O nitrogênio N₂ e alguns poluentes como óxidos de nitrogênio NOₓ dióxido de enxofre SO₂ e material particulado Estes gases contêm uma quantidade significativa de energia térmica Economizador Após a combustão os gases de exaustão passam por um economizador onde seu calor residual é utilizado para préaquecer a água de alimentação antes que ela entre na caldeira Este processo recupera parte da energia dos gases de exaustão aumentando a eficiência geral do sistema 4 Precipitador ou filtro Os gases então seguem para um precipitador eletrostático ou filtro de mangas onde partículas sólidas e cinzas são removidas dos gases de exaustão Esta etapa é de suma importância para minimizar a emissão de poluentes e atender às regulamentações ambientais Despoluidor Finalmente os gases de exaustão passam por um despoluidor como um lavador de gases onde poluentes como SO₂ são removidos através de reações químicas com soluções de lavagem Após este tratamento os gases restantes agora significativamente mais limpos são liberados na atmosfera através de uma chaminé Ao longo deste circuito o conteúdo de energia dos gases é continuamente reduzido à medida que o calor é transferido para a água na caldeira e a água de alimentação no economizador No final do processo a maior parte da energia útil dos gases de combustão foi aproveitada e os gases residuais são descarregados na atmosfera atendendo aos padrões ambientais e normas regulamentadoras 5 Referências Bibliográficas CENGEL Y A BOLES M A Thermodynamics An Engineering Approach 9th ed New York McGrawHill Education 2018 ELWAKIL M M Powerplant Technology New York McGrawHill 1984 MORAN M J SHAPIRO H N Fundamentals of Engineering Thermodynamics 8th ed Hoboken John Wiley Sons 2014 Máquinas termoelétricas Questão 01 O Ciclo da Água em uma Usina Termoelétrica Em uma usina termoelétrica a água passa por diversos processos que alteram seu estado termodinâmico desde a entrada na bomba até a saída do condensador Segue abaixo uma breve explicação Entrada da Bomba O ciclo da água iniciase na bomba onde a água em estado líquido a baixa pressão e temperatura é bombeada para dentro do sistema aumentando sua pressão Este processo é quase adiabático significando que não há troca de calor significativa com o ambiente Caldeira Após ser pressurizada a água é direcionada para a caldeira Na caldeira a água líquida a alta pressão é aquecida através da queima de combustíveis fósseis ou outras fontes de calor Durante este processo de aquecimento a água passa por uma vaporização transformandose em vapor de alta pressão e alta temperatura Inicialmente a água líquida absorve calor sensível aumentando sua temperatura até atingir o ponto de ebulição A partir daí ela continua a absorver calor latente que é a energia necessária para mudar de fase de líquido para vapor Turbina O vapor superaquecido resultante deste processo entra na turbina Na turbina o vapor de alta pressão e alta temperatura se expande reduzindo sua pressão e temperatura enquanto realiza trabalho ao girar a turbina A energia térmica do vapor é convertida em energia mecânica na turbina que por sua vez aciona um gerador para produzir eletricidade A expansão do vapor na turbina é um processo importante para a conversão eficiente de energia térmica em energia elétrica Condensador Após passar pela turbina o vapor exaurido agora a baixa pressão e temperatura entra no condensador No condensador o 1 vapor é resfriado pela água de resfriamento circulante Este resfriamento remove o calor do vapor causando sua condensação de volta para o estado líquido O processo de condensação é essencialmente uma troca de calor onde o vapor cede seu calor latente de vaporização para a água de resfriamento O condensador desempenha um papel essencial ao transformar o vapor exaurido de volta em água líquida permitindo que o ciclo recomece A água condensada agora em estado líquido a baixa pressão e temperatura é coletada e redirecionada de volta para a bomba reiniciando o ciclo Este ciclo contínuo de pressurização aquecimento expansão e condensação é um exemplo clássico do Ciclo Rankine amplamente utilizado em sistemas de geração de energia Cada etapa deste ciclo é fundamental para a eficiência e operação de uma usina termoelétrica garantindo a conversão eficiente de energia térmica em energia elétrica 2 Questão 02 O Ciclo do Ar Combustível Queima e Gases em uma Usina Termoelétrica Em uma usina termoelétrica o circuito de ar combustível queima e gases é fundamental para a geração de energia Aqui está uma descrição detalhada do que ocorre com esses elementos ao longo dos equipamentos presentes na usina Entrada de Ar O processo começa com a entrada de ar no sistema O ar é puxado por ventiladores e passa por filtros para remover impurezas Em seguida ele é préaquecido em um aquecedor de ar utilizando o calor dos gases de exaustão que saem da caldeira Este pré aquecimento melhora a eficiência da queima aumentando a temperatura do ar antes que ele entre na caldeira Combustível O combustível que pode ser carvão óleo gás natural ou biomassa é então introduzido na caldeira Dependendo do tipo de combustível ele pode ser pulverizado gaseificado ou nebulizado para facilitar a mistura com o ar Dentro da caldeira ocorre a combustão onde o combustível reage com o oxigênio do ar liberando uma grande quantidade de energia na forma de calor Este calor é transferido para a água presente nos tubos da caldeira transformandoa em vapor de alta pressão e temperatura Gases de exaustão Os produtos da combustão conhecidos como gases de exaustão são compostos principalmente de dióxido de carbono CO₂ vapor dágua H₂O nitrogênio N₂ e alguns poluentes como óxidos de nitrogênio NO dióxido de enxofre SO ₓ ₂ e material particulado Estes gases contêm uma quantidade significativa de energia térmica Economizador Após a combustão os gases de exaustão passam por um economizador onde seu calor residual é utilizado para préaquecer a água de alimentação antes que ela entre na caldeira Este processo recupera parte da energia dos gases de exaustão aumentando a eficiência geral do sistema 3 Precipitador ou filtro Os gases então seguem para um precipitador eletrostático ou filtro de mangas onde partículas sólidas e cinzas são removidas dos gases de exaustão Esta etapa é de suma importância para minimizar a emissão de poluentes e atender às regulamentações ambientais Despoluidor Finalmente os gases de exaustão passam por um despoluidor como um lavador de gases onde poluentes como SO₂ são removidos através de reações químicas com soluções de lavagem Após este tratamento os gases restantes agora significativamente mais limpos são liberados na atmosfera através de uma chaminé Ao longo deste circuito o conteúdo de energia dos gases é continuamente reduzido à medida que o calor é transferido para a água na caldeira e a água de alimentação no economizador No final do processo a maior parte da energia útil dos gases de combustão foi aproveitada e os gases residuais são descarregados na atmosfera atendendo aos padrões ambientais e normas regulamentadoras 4 Referências Bibliográficas CENGEL Y A BOLES M A Thermodynamics An Engineering Approach 9th ed New York McGrawHill Education 2018 ELWAKIL M M Powerplant Technology New York McGrawHill 1984 MORAN M J SHAPIRO H N Fundamentals of Engineering Thermodynamics 8th ed Hoboken John Wiley Sons 2014 5