Projeto de Fornos de PROCESSO

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- Coeficiente de película externo total (h o)

Re-radiação = 6 a 15% de h c + h rg (projeto)

Re-radiação adotado = 10% de h c + h rg

h o = 1,10 x (5,54 + 2,91) = 9,29 btu/(h x ft² x ºF)

- Coeficiente de película interno (h i)

h i = 0,027 x k/D x (D x G/μ)0,8 x (cp x μ/k)-1/3 x (μ/μw)0,14

h i = 0,027 x 0,064/0,375 x (0,375 x 1.555.200/0,605)0,8 x (0,543 x 0,605/0,064)-1/3 x (1,0)0,14

h i = 487 btu/(h x ft² x ºF)

- Coeficiente global de troca térmica

1/U = 1/hio + 1/ho + (km x Ai)/(tm x Ao)

1/U = 1,178/(487 x 1,054) + 1/9,29 + (0,237 x 1,178)/(324 x 1,054) = 0,11076

U = 9,03 btu/(h x ft² x ºF)

- Temperatura do gás de combustão

Calor absorvido = U x A x MLTD

A = 1,178 ft²/ft x 10 ft x 3 x 8 = 283 ft²

MLTD = [(1.470 - 515) - (1.260 - 515)]/Ln[(1.470 - 515)/(1.260 - 515)] = 846 ºF

Calor absorvido = 9,03 x 283 x 846 = 2.162.000 btu/h

Calor disponível @ 1.470 ºF = 11.700 btu/lb (Figura 3)

Calor disponível = 11.700 x (19.310.000 + 2.162.000)/19.310.000 = 13.010 btu/h

Temperatura do gás de combustão = 1.260 ºF (Figura 6a) //

- Seção de convecção

Calor absorvido = 8.080.000 - 2.162.000 = 5.918.000 btu/h

Área livre = 8 x 10 x ((8,0 - 4,5)/12 - (2 x 0,05 x 0,75 x 3)/12 = 21,83 ft²

G = 33.620/21,83 = 1.540 lb/(h x ft²)

Re = 4,5 x 1.540/(12 x 0,084) = 6.875

J = 0,011 (Figura 7)

h o * = J x cp x G x [k/(μ x cp)]2/3

h o * = 0,011 x 0,28 x 1.540 x [0,030/(0,084 x 0,28)]2/3 = 5,58 btu/(h x ft² x ºF)

Eficiência das aletas (E) = 84% (Figura 8)

h o efetivo = h o * x (E x Af + Ao)/At

h o efetivo = 5,58 x 5,58 x (0,84 x 6,152 + 1,178)/7,33 = 4,83 btu/(h x ft² x ºF)

1/U = 1/hio + 1/ho + (tm x Ao)/(km x Ai)

1/U = 7,33/(487 x 1,054) + 1/4,83 + 7,33/(1.367 x 1,054) = 0,22638

U = 4,42 btu/(h x ft² x ºF)

Área de troca térmica = Q/(U x MLTD)

MLTD = [(1.260 - 510) - (640 - 490]/Ln[(1.260 - 510)/(640 - 490)] = 373 ºF

Área de troca térmica = 5.918.000/(4,42 x 373) = 3.590 ft²

- Perda de carga

Re = 4,026 x 1.555.200/(12 x 0,581) = 898.000

F = 0,0038

Le, convecção = 2 x 13,0 + 16 x 11,5 + (17 x 50 x 4,026)/12 = 495 ft

Le, crossover = 20 + (3 x 30 x 4,026)/12 = 50 ft

Le, radiação = 2 x 33,0 + 11 x 29,0 + (12 x 50 x 4,026)/12 = 586 ft

Comprimento total = 495 + 50 + 586 = 1.131 ft

Volume específico médio = 0,0194 ft³/lb

ΔP = 0,00517 x f x g² x V x Le/di

ΔP = 0,00517 x 0,0038 x 432² x 0,0194 x 1.131/4,026 = 20,0 psi

- Projeto da chaminé

Velocidade mássica = 0,75 a 1,0 lb/(s x ft²) @ 125% da vazão de projeto

Velocidade mássica adotada = 0,8 lb/(s x ft²)

Área = 1,25 x 33.620/(3.600 x 0,8) = 14,59 ft²

Diâmetro da chaminé = 4’ 4”

Tiragem requerida = 0,330 in

Perda de carga por fricção/ft = 0,8² x 1.025/(211.000 x 4,33) = 0,00072 in/ft

Perda pela tiragem/ft = 0,52 x Ls x Patm x (1/Tamb - 1/Tga)

Perda pela tiragem/ft = 0,52 x 1,0 x 14,69 x (1/540 R - 1/1.025 R) = 0,00669 in/ft

Efeito líquido = 0,00669 - 0,00072 = 0,00597 in/ft

Altura