Eficiência de caldeiras e poder calorífico do combustível

Visão Geral

A eficiência da caldeira compara o calor útil entregue à água ou vapor com a energia química liberada pela queima do combustível. Três medidas são comumente usadas:

• Eficiência de Combustão — o quão completamente o queimador consume o combustível, avaliado pelo combustível não queimado e ar em excesso nos gases de exaustão.
• Eficiência Térmica — o quão efetivamente o trocador de calor transfere a energia de combustão para o fluido de trabalho, excluindo perdas por radiação e convecção.
• Eficiência de Combustível-para-Fluido — a proporção geral da energia absorvida pelo fluido em relação à energia fornecida no combustível, contabilizando todas as perdas.

Na prática, "eficiência da caldeira" geralmente se refere à eficiência térmica ou de combustível-para-fluido, dependendo do contexto.

Fórmulas Principais

Eficiência geral

$\eta = \frac{Q_{\text{out}}}{Q_{\text{in}}} \times 100\%$

Calor exportado por um fluido de transferência de calor líquido (água)

$Q_{\text{out}} = \dot{m} \cdot c_p \cdot \Delta T$

Calor exportado por uma caldeira a vapor (evaporação em saturação)

$Q_{\text{out}} = \dot{m} \cdot h_e$

Poder Calorífico Inferior (aproximado)

$\text{NCV} \approx 0.90 \times \text{GCV}$

Variáveis

Calculadora de Eficiência de Caldeira

Use taxas de calor positivas e equivalentes para a entrada e saída. A calculadora informa a eficiência de combustível-para-fluido; ela não estima perdas de combustão ou de exaustão.

Conversor de Unidades

O valor nominal do gás natural neste conversor é de 1.000 Btu/ft³, o ponto médio da faixa da fonte. O poder calorífico real depende da composição do gás.

Conteúdo energético do combustível

Notas da fonte

• Notas da unidade da fonte: 1 Btu = 1055,06 J, 1 galão dos EUA = 3,785e-3 m3 = 3,785 dm3 (litro), e 1 ft3 = 0,02832 m3.
• Ar de combustão. Ar em excesso resfria a fornalha e arrasta calor útil; ar insuficiente causa combustão incompleta, combustível não queimado e fumaça.
• Poder calorífico superior e inferior. O PCS inclui a energia associada à água formada na combustão. O PCI exclui a energia do vapor d'água descarregado na chaminé. A fonte indica PCI ≈ PCS − 10% como aproximação geral, portanto use dados específicos do combustível quando disponíveis.
• Gás natural. A fonte lista 950–1050 Btu/ft³, em vez de um único valor fixo de poder calorífico.

Referências

• Engineering ToolBox — Eficiência de caldeiras