Eficiência de Combustão
Compreender a proporção correta entre ar e combustível que resulta em combustão completa, assim como a composição esperada dos produtos da combustão, permite aos operadores de caldeiras avaliar a eficiência do processo de combustão.
Tabelas de eficiência de combustão fornecem as informações necessárias para calcular a eficiência de combustão. Normalmente, essas tabelas incluem:
- A % de ar em excesso.
- A % de oxigênio nos gases de combustão.
- A % de CO2 nos gases de combustão.
- A temperatura do ar de combustão.
- A temperatura dos gases de combustão medida na chaminé.
Notas
Os gases de combustão também são conhecidos como gases de escape ou gases de chaminé. O termo chaminé é utilizado de forma intercambiável com a palavra chaminé.
Abaixo está um exemplo típico de tabela de eficiência de combustão.
|
% Ar em Excesso |
Temperatura Líquida da Chaminé (°F) (Temperatura dos Gases de Chaminé Menos Temperatura do Ar de Combustão) |
||||||
|
% Ar |
% Oxigênio |
% CO2 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
|
9.3 |
2.0 |
10.6 |
85.4 |
83.1 |
80.8 |
78.4 |
76.0 |
|
14.8 |
3.0 |
10 |
85.2 |
82.8 |
80.4 |
77.9 |
75.4 |
|
28.1 |
5.0 |
8.8 |
84.7 |
82.1 |
79.5 |
76.7 |
74.0 |
|
44.2 |
7.0 |
7.7 |
84.1 |
81.2 |
78.2 |
75.2 |
72.1 |
|
81.4 |
10.0 |
6.1 |
82.8 |
79.3 |
75.6 |
71.9 |
68.2 |
Tabela de Eficiência de Combustão de Gás Natural (assumindo combustão completa)
Em vez de explicar as complexidades da tabela, são fornecidos dois exemplos.
Exemplo 1
Uma caldeira tem uma temperatura de chaminé de 500°F. A temperatura da sala da caldeira é de 100°F. O ar para combustão na caldeira é retirado diretamente do espaço ao redor da caldeira, então sabemos que a temperatura do ar fornecido para combustão é a mesma que a temperatura da sala da caldeira (100°F). A % de dióxido de carbono (CO2) nos gases de combustão é medida na chaminé e tem um valor de 10,6%.
- A temperatura líquida da chaminé é 500°F – 100°F = 400°F.
- % CO2 é 10,6%.
Verificando os resultados com a tabela de eficiência de combustão, indica que a caldeira está operando com 80,8% de eficiência.
Exemplo 2
Uma caldeira tem uma temperatura de chaminé de 420°F e uma temperatura da sala da caldeira de 80°F. A % de oxigênio nos gases de combustão é de 7,2%.
- A temperatura líquida da chaminé é 420°F – 80°F = 340°F.
- % Oxigênio é 7,2%.
Verificando os resultados com a tabela de eficiência de combustão, indica que a caldeira está operando com aproximadamente 81,2% de eficiência.
Se arredondarmos a temperatura líquida da chaminé para 350°F, podemos estimar o valor da eficiência usando a tabela. A eficiência real provavelmente estará entre 81,2% e 78,2% porque esses são os dois valores dados entre 300°F e 400°F.
Por exemplo:
- Valor de eficiência de combustão a 300°F e 7% de oxigênio é 81,2%
- Valor de eficiência de combustão a 400°F e 7% de oxigênio é 78,2%
- 81,2% - 78,2% = 3%
- Portanto, há uma redução de 3% na eficiência se a temperatura líquida da chaminé mudar de 300°F para 400°F.
- Saber que há uma redução de 3% na eficiência de combustão para uma mudança de 100°F na temperatura líquida da chaminé, também sabemos que uma mudança de 50°F corresponderá a uma redução de 1,5% na eficiência de combustão (porque 50°F é metade de 100°F e, correspondendo, 1,5% é metade de 3%).
- A eficiência final de combustão é assim calculada como 82,2% - 1,5% = 79,7%.
Observe que a eficiência de combustão reduz à medida que a temperatura líquida da chaminé aumenta. Uma alta temperatura líquida da chaminé indica que menos calor gerado pela combustão foi transferido para a água, enquanto uma baixa temperatura líquida da chaminé indica que mais calor foi transferido para a água. Altas temperaturas dos gases de escape representam um desperdício de energia e dinheiro.
Exemplo 3
Uma temperatura dos gases de escape de 600°F com uma temperatura do ar de combustão de 100°F, dá uma temperatura líquida da chaminé de 500°F.
- 600°F -100°F = 500°F
Uma temperatura dos gases de escape de 400°F com uma temperatura do ar de combustão de 100°F, dá uma temperatura líquida da chaminé de 300°F.
- 400°F -100°F = 300°F
Observe em nosso exemplo que todos os valores de eficiência de combustão relacionados a uma baixa temperatura líquida da chaminé são maiores do que aqueles possíveis para uma alta temperatura líquida da chaminé.
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Engine_efficiency
https://www.trutechtools.com/Understanding-Combustion-Efficiency_c_261.html
https://www.nrel.gov/docs/fy02osti/31496.pdf
https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/combustion-efficiency