Generatori di vapore pulito Spirax Sarco. Funzionamento del generatore e sistema di controllo per la regolazione

Transcript

1 Generaori di vapore pulio Spirax Sarco Funzionameno del generaore e sisema di conrollo per la regolazione Corso IFTS, Faenza 26

2 Impiano per la produzione del vapore Corso IFTS, Faenza 26

3 Funzionameno del generaore Spurgo dell acqua Scambiaore Scambiaore di di recupero recupero Pompa Corso IFTS, Faenza 26

4 Sisema di regolazione del generaore Regolaore di livello TT PI VS Vapore secondario Misura di conducibilià per TDS VI VRT LI Vapore primario VR Spurgo acqua di alimeno VI VR F VI Acqua di alimeno TT=rasduore di emperaura VI LI=indicaore di livello PI=manomero VI SC VI VM Scarico acqua Corso IFTS, Faenza 26

5 Corso IFTS, Faenza 26 Funzionameno della valvola regolarice di emperaura

6 Qualià del vapore: normaiva e regolamenazione Legislazione carene sulla definizione della composizione del vapore pulio Il vapore direamene a conao con i prodoi alimenari non deve conenere alcuna sosanza che preseni un rischio per la salue o possa conaminare il prodoo (Direiva 93/43 CEE del Consiglio sull igiene dei prodoi alimenari del 4 giugno 993) Corso IFTS, Faenza 26 Inerruzione del percorso di racciabilià del ciclo di via del prodoo

7 Qualià del vapore: sisemi di conrollo Conrollo Composizione chimica delle goccioline rascinae Poraa di goccioline rascinae Traameno dell acqua di alimeno Conrollo del TDS (Tasso Di Salinià) Sisema di regolazione sulla poraa di goccioline rascinae Obieivo: limiare gli inconvenieni della presenza di inquinameno corrosione Corso IFTS, Faenza 26

8 Composizione chimica delle goccioline rascinae: Traameno dell acqua di alimeno ADDOLCITORE A SCAMBIO IONICO PURIFICATORE AD OSMOSI INVERSA DEGASATORE Acqua di alimeno Generaore di vapore indireo Vapore Corso IFTS, Faenza 26 Spurgo

9 Composizione chimica delle goccioline rascinae: Il conrollo del TDS TDSv Generaore indireo indireo orizzonale orizzonale Gv Gs TDS Gs/Ga = TDSa/TDS Ga = Gv +Gs Ga TDSa Ga = poraa in massa di acqua di alimeno Gv = poraa in massa di vapore prodoo Gs = poraa in massa di acqua di spurgo TDSa = concenrazione di sali discioli nell acqua di alimeno TDS = concenrazione di sali discioli nell acqua di spurgo Gv = 4 kg/h TDSa = ppm TDS = 5 ppm Ga = kg Gs =8.63 kg Corso IFTS, Faenza 26

10 Composizione chimica delle goccioline rascinae: Il conrollo del TDS Legenda VEs = auaore per il conrollo della poraa di spurgo T TDS = rasduore per la misura della conducibilià elerica TTs = rasduore di emperaura SA = scheda acquisizione dai PC = personal compuer = PLC in alernaiva a SA+PC Ingresso vapore primario Generaore indireo Uscia orizzonale vapore primario Vapore prodoo TDS TDS PC SA TTs Tvs PLC PLC Acqua di alimeno Acqua di VEs spurgo Corso IFTS, Faenza 26

11 Poraa di goccioline nel flusso di vapore: Il rascinameno Tr Generaore indireo vericale Vapore secondario generao Vapore primario Tr = Ma/Mm = -X = -Mv/Mm X = iolo della miscela Mv = massa di vapore Ma = massa delle paricelle di acqua rascinae Mm = massa della miscela (acqua e vapore) Tr = f (Vg, Pvs) Spurgo Vg = velocià del vapore in prossimià della superficie evaporane Pvs = pressione di generazione del vapore Corso IFTS, Faenza 26

12 Poraa di goccioline nel flusso di vapore: Il rascinameno Tr Corso IFTS, Faenza 26

13 Trascinameno: Curve sperimenali velocià-pressione Vg (m/s) 4 3,5 3 2,5 2,5,5 Tr=2% Tr=% Tr=% Tr=5% Tr=.5% Aumeno Trascinameno del rascinameno crescene Tr=.2% Tr = % Pvs = cos,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Pvs (barg) Tr = % A Vg = cos, se Pvs Tr Aumena la ensione superficiale A parià di Qv, ρ e quindi Gv Vg = cos A Pvs = cos, se Vg Tr Aumena l energia cineica conferibile alle goccioline Corso IFTS, Faenza 26

14 Trascinameno: Curve sperimenali velocià-pressione 4 3,5 Tr=% Tr = % Aumeno di poraa Gv richiesa dall uenza 3 Vg (m/s) 2,5 2,5 Tr=5% Tr=2% Tr=% Tr=.5% Tr=.2% A Tr = % Trascinameno crescene Percorso A: Incremeno di velocià dovuo all aumeno del volume specifico (poraa di vapore di flash nulla),5 Percorso A :,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Pvs (barg) Aumeno di velocià dovuo al solo vapore di flash (volume specifico = cos) Corso IFTS, Faenza 26

15 Aumeno di poraa richiesa all uenza Corso IFTS, Faenza 26

16 Trascinameno: Curve sperimenali velocià-pressione Poraa di vapore di flash Vg (m/s) 4 3,5 3 2,5 2,5 Tr=% Tr=5% Tr=2% Tr=% Tr=.5% Tr=.2% Tr = % A Tr = % Trascinameno crescene T Diagramma: Temperaura - Enropia P =cos T=cos ' h=cos '' P P =cos P,5,5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Pvs (barg) Se (- P/ ), V G flash Vg G flash =V*( X/ )*ρl V = volume di liquido X/ = variazione di iolo nell unià di empo ρl = densià del liquido S Corso IFTS, Faenza 26

17 Generazione del vapore di flash T Diagramma: Temperaura - Enropia P P P =cos T=cos ' h=cos '' P =cos G flash =V*( X/ )*ρl Se (- P/ ), V G flash Vg S V = volume di liquido X/ = variazione di iolo nell unià di empo ρl = densià del liquido Corso IFTS, Faenza 26

18 Generazione del vapore di flash Corso IFTS, Faenza 26

19 Massa di liquido rascinaa (M Tr ) T r (X), Ga GT(X) Gv G f(x) GT(X) Ga Gf = poraa massica di vapore di flash in ransiorio Gv = poraa massica di vapore a regime Ga = poraa massica di liquido rascinao V M Tr = Tr G a d T (X) T (X) T (X) r r r Gv Gf d Gv d G f (X) d Assumendo: T r(x) G v T r(x) () cos, l() cos, V() cos T r(x) V (X,) G M Tr =(X,)=G v x Tr v T r(x) T r(x) d V dx d l T r(x) T r(x) d Corso IFTS, Faenza 26

20 Massa di liquido rascinaa (M Tr ) V (X,) TrM Tr dx K cos d T (X) r G v V K l d T r(x) Decremeno di Pvs (bar) Variazione del iolo X cos f(x) Il decremeno di pressione avviene secondo un gradiene Pvs/ cosane La massa di liquido rascinao è funzione del solo rascinameno Corso IFTS, Faenza 26

21 Corso IFTS, Faenza 26 K ln K d d K d K K d K d K K T T T T T T T T K ln K K V G (X,) V T T l v Tr d K K K V G (X,) V T T l v Tr cos K d dt(x) T Assumendo: M Tr M Tr Massa di liquido rascinaa (M Tr )

22 Trascinameno: Separabilià delle goccioline Valuazione delle dimensioni delle goccioline rascinae Sisema di separazione adao A d d l d>d l d l = diamero limie di rascinameno Corso IFTS, Faenza 26

23 Trascinameno: Separabilià delle goccioline Sofware di simulazione: TpSim Trasporo di paricelle liquide in sospensione velocià effeiva delle goccioline velocià effeiva del vapore perdia di carico della correne di bifase Simulazione effeuaa per: - d = 5 μm - d = 5 μm - d = 32 μm Condizioni di funzionameno in ransiorio Pvs = 2.5 bar ( P/ ) max = -.3 bar/sec GT = Gv + Gf = = 754 kg/h Tr=% GT = poraa di vapore oale Gv = poraa di vapore a regime Gf = poraa di vapore di flash in ransiorio Corso IFTS, Faenza 26

24 Trascinameno: Separabilià delle goccioline d= 5 μm d= 5 μm d= 32 μm 3,5 7 3,5 7 3, , ,5 2,,5,, ,5 2,5 Velocià della paricella di acqua rascinaa (m/s) Perdia di carico del flusso di vapore (mbar),5 Velocià della paricella di acqua rascinaa (m/s) Perdia di carico del flusso di vapore (mbar) 2,5 2,5,5 Velocià del flusso di vapore Velocià della paricella di acqua rascinaa (m/s) Perdia di carico del flusso di vapore (mbar) Velocià delle goccioline Perdia di carico del flusso di vapore Banda di variabilià della velocià della gocciolina,2,4,6,8 Disanza in vericale dalla superficie evaporane (m),,,2,4,6,8 Disanza in vericale dalla superficie evaporane (m) Simulazione TpSim,2,4,6,8 Disanza in vericale dalla superficie evaporane (m) Corso IFTS, Faenza 26

25 Fenomeno fisico Sisema di regolazione anirascinameno Caena di misura PLC in alernaiva Trasduore Condizionameno del segnale Scheda di acquisizione dai PC Auaore Corso IFTS, Faenza 26

26 Sisema di regolazione anirascinameno PC PLC Vv SA VM Vapore generao P vs VE Legenda Vapore primario VM =valvola regolaa dall uene VE = auaore Pvs = rasduore di pressione Vv = rasduore di velocià SA = scheda di acquisizione dai PC = personal compuer Spurgo = PLC in alernaiva di SA+PC Corso IFTS, Faenza 26

27 4 Sisema di regolazione anirascinameno 3,5 3 Tr=% Tr=5% Sao fisico (produzione di vapore di flash) Tr % Tr = % Aumeno di poraa richiesa all uenza Vg (m/s) 2,5 2 Trascinameno limie Tr=% Tr=2%,5,5 Tr=.5% Tr=.2% Sao fisico (condizione di regime),5,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 Pvs (barg) L obieivo è eviare che, in condizioni di ransiorio, venga superaa la curva limie di rascinameno imposa Corso IFTS, Faenza 26

28 Sisema di regolazione anirascinameno Soglia limie di inerveno = f (Pvs, Vg) 4 3,5 3 Tr=% Soglia limie Sao fisico (produzione di vapore di flash) Tr % Tr = % Vg Vg (m/s) (m/s) 2,5 2,5 Tr=5% Tr=2% Inizio regolazione (chiusura valvola) Tr=.5% Tr=%,5 Tr=.2% Sao fisico (condizione di regime),5,5 2 2,5 3 3,5 4 Pvs (barg) Corso IFTS, Faenza 26

29 Sisema di regolazione anirascinameno 4 3,5 3 2,5 Tr=% Soglia limie Tr=5% Sao fisico (produzione di vapore di flash) Tr % Tr = % Vg (m/s) Vg (m/s) 2,5 Tr=2% Inizio regolazione (chiusura valvola) Tr=.5% Tr=% Pvs (barg) Disanza della curva di se-poin dalla curva limie Funzione della velocià di reazione del sisema Corso IFTS, Faenza 26

30 Osservazioni conclusive Necessià di sabilire una regolamenazione per la definizione della composizione del vapore pulio ad uso alimenare e medico. Progeazione di un sisema di regolazione avanzao con il quale si garanisca la produzione di vapore pulio in ogni condizione di funzionameno (ransiorio, regime). Corso IFTS, Faenza 26