05_Generatori di vapore

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1 Università degli studi di Bologna D.I.E.M. Diartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meanihe, Nuleari, Aeronautihe e di Metallurgia 05_Generatori di vaore rev. Ottobre

2 Programma Bilanio della amera di ombustione. Determinazione della temeratura di ombustione. emeratura di arete nei tubi vaorizzatori e surrisaldatori. Rendimento del generatore di vaore er via diretta ed indiretta. Inluenza dell eesso d aria e del ario sul rendimento del generatore di vaore. Estrazione di alore dai umi. Prerisaldo dell aqua e dell aria. Rugiada aida. Cario termio volumetrio. Limiti al ario termio. Evoluzione dell arhitettura dei generatori di vaore Caldaia ad irraggiamento, arhitettura e diagramma di sambio. 2

3 1 Bilanio della amera di ombustione Determinazione della temeratura di ombustione emeratura di arete nei tubi vaorizzatori e surrisaldatori. 3

4 1.1 BILANCIO CAMERA DI COMBUIONE 4

5 1.1 Bilanio amera di ombustione 5

6 BILANCIO CAMERA DI COMBUIONE metodo semliiato di Mullikin Entalia reagenti ( ) b irr b i irr a a a b b r irr r i t m H m m Q q t m t H H q H K & & & σ ε utte le quantità sono rierite ad un kg di ombustibile (J/kg omb ) Entalia umi Energia irraggiata σ W/(m 2 K 4 ) ostante di Boltzmann 6

7 1.2 emeratura di ombustione 7

8 1.2 ambio termio arete iana 8

9 Potenza sambiata onvezione luido aldo-arete (1 ) ( ) Q Q α α & & 1 1 ( ) Q s s Q λ λ & & / ( ) Q Q α α & & 2 2 onduzione attraverso la arete iana di sessore s onvezione arete-luido reddo (2 ) 9

10 Coeiiente globale di sambio termio sommando membro a membro i termini reedenti e raogliendo a attore omune si ottiene: K Q s Q & & + + α λ α 1 1 ( ) K Q & s K α λ α avendo introdotto il COEFFICIENE GLOBALE DI CAMBIO ERMICO K dato dalla: Dalla quale si riava la otenza sambiata: 10

11 emeratura di arete onvezione luido aldo-arete; onvezione arete-luido reddo ( ) ( ) Q α α & ( ) s Q / & λ ( ) ( ) α α α α α α α α α α + + rasurando la resistenza termia attraverso la arete iana di sessore s temeratura di arete 11

12 2 Rendimento del generatore di vaore er via diretta ed indiretta Inluenza dell eesso d aria e del ario sul rendimento del generatore di vaore 12

13 Bilanio del GENERAORE 13

14 2.1 Metodo diretto 14

15 RENDIMENO DEL GENERAORE DI VAPORE deinizione - metodo diretto η g P P utile sesa m& va ( ha ho ) mva( ha m& K K b i i h o ) m va è rierita ad un kg di ombustibile (kg va /kg omb ) 15

16 2.2 Metodo indiretto 16

17 RENDIMENO DEL GENERAORE DI VAPORE metodo indiretto bilanio energetio u b d d a a a a b b r d a va o va r i t m H m Q q t m t m t H H q h m h m H K & & 1 ε utte le quantità sono rierite ad un kg di ombustibile (J/kg omb ) Entalia umi Entalia reagenti Energia disersa 17

18 RENDIMENO DEL GENERAORE DI VAPORE metodo indiretto - 2 i d i a u g a u d i i g a u d i g i a u d o a va i K q K t t m t t m q K K t t m q K K t t m q h h m K ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ε η ε η η ε ε utte le quantità sono rierite ad un kg di ombustibile (J/kg omb ) Perdita er alore sensibile Energia disersa dalle areti Rendimento ombustione 18

19 Inluenza dell eesso d aria (1) 19

20 Inluenza dell eesso d aria (2) e* e 20

21 Inluenza del ario (1) 21

22 Inluenza del ario (2) 22

23 3 Estrazione di alore dai umi. Prerisaldo dell aqua e dell aria Rugiada aida Cario termio volumetrio Limiti al ario termio 23

24 Estrazione di alore dai umi. surrisaldatore 24

25 3.2 Rugiada aida 0.05 bar

26 3.3 CARICO ERMICO VOLUMERICO 26

27 CARICO ERMICO VOLUMERICO C tv m& V K i τ t emo di ombustione totale τ r emo di risaldamento τ emo di ombustione τ emo di ermanenza Condizione neessaria er avere la omleta ombustione: τ τ τ + τ t r 27

28 LIMII AL CARICO ERMICO VOLUMERICO m V V m V V V V & & & τ t i tv t i i V K C V K K m V τ τ τ & 28

29 C ts CARICO ERMICO UPERFICIALE m& Cario termio sueriiale irr ϕ Limiti al irr Cario termio sueriiale Grado di rareddamento (o di shermatura) C essendo : segue : m& tv irr L m& 2 V ; V C K tv i L ϕ L 2 3 L 3 m& V C K tv ϕ i ϕ L irr m& irr C tv V Kϕ i 29

30 4 Evoluzione dell arhitettura dei generatori di vaore Caldaia ad irraggiamento arhitettura e diagramma di sambio Caldaie er la ombustione dei riiuti 30

31 4.1.1 Generatori a grossi ori Aessori (ondamentali) non raresentati: Indiatore di livello Passo d uomo Valvola di siurezza 31

32 4.1.2 Generatori a tubi di umo l t π d ; l zπ d n. tubi di umo: l i2d z k π d d 5d Inremento di sueriie di sambio t zπ d π d z d d d 5d d i sin d 2 32

33 4.1.3 Generatori da loomotiva 33

34 4.1.4 Caldaia marina 34

35 4.1.5 Generatori a tubi d aqua 35

36 4.2.1 Generatori ad irraggiamento 36

37 4.2.1 Generatori ad irraggiamento diagramma di sambio 37

38 4.3.1 Generatori on ombustione su griglie mobili 38

39 4.3.2 Forno a tamburo rotante 39

40 4.3.3 Combustore a letto luido onvenzionale e riirolato 40

41 4.3.4 Forno ad aria ontrollata 41

42 4.3.5 Forno on amera di ost-ombustione 42

43 Caldaia industriale 43

44 Coibentazione e earatore di vaore 44