Formulario corso vapore

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1 Formulario corso vapore Producibilita specifica: W s = W/S dove: W in kg/h ed S in m 2 e W s in kg/m 2 h Pressione: Pressione assoluta = pressione letta sul manometro piu 1. Fondoscala manometro: Fondoscala min. = P b x 1,25 Fondoscala max. = P b x 2 Vapore ed entalpia: T vapore umido vedi in tabella del vapore il valore in C al valo re di pressione (assoluta!) corrispondente - entalpia dell acqua di alimento h a in kj/kg (fino a 120 C T alim x 4,186) - entalpia del liquido saturo h l in kj/kg da tabella nota la P - entalpia del vapore saturo secco h v in kj/kg da tabella nota la P - entalpia del vapore surriscaldato h s in kj/kg da tabella nota la P e la T surr - entalpia del vapore umido h u = xh v +(1-x)h l in kj/kg oppure h u = h l + rx in kj/kg - calore di riscaldamento q r = h l -h a in kj/kg - calore latente di vaporizzazione r = h v -h l in kj - calore di surriscaldamento q s = h s -h v in kj/kg - calore fornito dalla caldaia senza surriscaldatore (dall alimento alla presa vapore) h u -h a in kj/kg (1) - calore fornito dal surriscaldatore (completamento vaporizzazione, il titolo arriva ad 1, piu surriscaldamento) h s -h u in kj/kg (2) - calore fornito da caldaia piu surriscaldatore (dall alimento all uscita del surriscaldatore) h s -h a in kj/kg (3) Nota: (1) + (2) = (3) Volume di scoppio a P b La formula per il volume di scoppio a pressione di bollo e anche per i cali di pressione sulle condense (avendo un riduttore) h l1 h l2 Vap nascente = kg vap /kg acqua (quanti kg di vap per ogni kg acqua, detto vapore è istantaneo) r 1 +r Esempio calcolo volume di scoppio con Vap nascente = 0,2174 kg vap /kg acqua 0,2174 * kg/acqua * l/vapore = ,5 l = 2.737,61 m l sono i l di acqua in caldaia l/kg volume specifico (occupato) di vapore a pressione atmosferica Potenza: Caldaia senza surriscaldatore: Potenza fornita dalla caldaia in kw Caldaia con surriscaldatore: Potenza fornita dalla caldaia in kw (1) Potenza fornita dal surriscaldatore in kw (2) Potenza totale fornita (caldaia + surr.) (3) W x (h u -h a )/3600 (dove W in kg/h e le h in kj/kg) W x (h u -h a )/3600 (dove W in kg/h e le h in kj/kg) W x (h s -h u )/3600 (dove W in kg/h e le h in kj/kg) W x (h s -h a )/3600 (dove W in kg/h e le h in kj/kg) 1

2 Potenza disponibile per l utenza: caldaia senza surriscaldatore in kw caldaia con surriscaldatore in kw W x h u / 3600 (dove W in kg/h e le h in kj/kg) W x h s / 3600 (dove W in kg/h e le h in kj/kg) Potenza impiegata per: il solo riscaldamento W x q r / 3600 oppure W x (h l -h a )/ 3600 la sola vaporizzazione solo fino al titolo W x (h u -h a ) / 3600 la sola vaporizzazione totale W x r / 3600 oppure W x (h v -h l )/ 3600 il surriscaldamento W x q s / 3600 oppure W x (h s -h v )/ 3600 Nota: (1) + (2) = (3) Mezzi di alimento: Portata Q e prevalenza H e numero dell iniettore n con il Vecchio Regolamento ed il Nuovo Regolamento Nota: 1m 3 di acqua corrisponde ad una tonnellata t. Nota: formula di calcolo portata iniettore: Q iniettore = d x d x 100, in kg/h Nota: numero iniettore n = d della formula precedente Nota: il numero dell iniettore n non ha unita di misura. H g = altezza o prevalenza geodetica ( differenza di quota tra i due bacini H m +H a ) H m = altezza o prevalenza manometrica o di mandata H a = prevalenza di aspirazione H = prevalenza della pompa Hp b = prevalenza pressione di bollo H y = perdite di carico idraulico VR Sia per pompa che per iniettore Portata Q = 2W in m 3 /h; Prevalenza H = H Pb +H g +H y in m.c.a. Numero iniettore n = NR Pompa Per dimensionare la pompa si devono determinare quattro valori: due portate e due prevalenze. - Portata richiesta Q Rich in m 3 /h Q Rich = W - Portata prescritta Q Prescr in m 3 /h Q Prescr = W x una certa percentuale (vedere tabella con le percentuali previste alla colonna con regolazione automatica ), - Prevalenza alla portata richiesta H alla Q rich. H alla Q rich. = H Pb +5%P b +H g +H y in m.c.a. - Prevalenza alla portata prescritta H alla Q prescr H alla Q prescr. = H Pb +H g +H y in m.c.a. inserendo questi quattro dati in un diagramma portata prevalenza si individuano due punti La curva caratteristica della pompa adatta passa per quei due punti ev. poco sopra ma sicuramente non sotto. Iniettore Per calcolare il numero dell iniettore di deve determinare la portata prescritta per il calcolo Q Prescr = W x una certa percentuale (vedere tabella con le percentuali previste alla colonna senza regolazione automatica ). Numero iniettore n = radice quadrata di Q Prescr /100. Valvole di sicurezza: vecchio regolamento: 2

3 A tot = *0,4 x 0,4 per le valvole a grande alzata etc. A 1,2 = F v = p b * A 1,2 Forza vapore = pressione di bollo x Area 1 o 2 La F v (forza vapore), cioè la spinta totale del vapore sulla superficie della valvola non può superare gli 800 kg f F v 800 kg/cm 2 Ognuna delle valvole non può avere un diametro inferiore a 25mm d 25 mm Una volta al mese si deve eseguire il controllo del funzionamento delle valvole di sicurezza, tirando la leva in modo da far uscire il vapore. Si deve sempre indossare i guanti e le cuffie antirumore dato che tale controllo va eseguito con il generatore di vapore in funzione. Nuovo regolamento: q A tot = ,9* K*113,8*C q = portata di scarico della somma delle valvole in kg/h (W) 0,9 = coefficiente di sicurezza e fisso (peggiora il K) K = coefficiente di efflusso (è il risultato di prove effettuate dall ISPELS); se la valvola è qualificata K viene determinato dalla prova; se la valvola non è qualificata K = 0,05 113,8 = costante per i bar (112,7 se kg/cm 2 ) C = coefficiente di espansione a p 1 (da tabella libro giallo pag. 16) v 1 = volume specifico in m 3 /kg a p 1 ( volume occupato da 1 kg di vapore in determinate condizioni di pressione) p 1 = pressione assoluta di scarico p 1 = p taratura +% di sovrappressione + 1 (pressione atmosferica). F v 8000 N d = 15 mm In caso di declassamento le valvole devono essere ritarate e deve essere ricalcolata l area delle stesse. Potrebbe anche succedere che il tronchetto (che è la parte fissata direttamente sul fasciame) sia troppo piccolo dato che le valvole sicuramente avranno un diametro più grande. Camini S = K * S = sezione del camino K = combustibile: - solido 0,03 - liquido o gas 0,024 - a combustione pressurizzata 0,011 H = altezza in m del camino Q = portata termica del bruciatore kcal/h Combustione, bilancio e rendimento Eccesso d aria = A e A t Eccesso d aria percentuale E(%) = * 100 coefficiente di eccesso d aria e = CO 2 max/co 2 % E = (e-1)*100 3

4 Valori indicativi di E% per i vari combustibili e per tipologia di generatore: tubi d acqua tubi da fumo per caldaie più vecchie gasolio da 10% a 20% (25%) olio combustibile da 15% a 30% metano da 05% a 15% per caldaie nuove gasolio da 10% a 15% olio combustibile da 15% a 30% metano da 05% a 10% La CO 2 max è un valore fisso caratteristico per ogni combustibile: (pag.194) CH 4 metano 11,65% Gasolio 15,1% Olio combustibile 15,8% EQUAZIONE DI COMBUSTIONE: (con CO% =0) CO 2 % O 2% = 1 CO 2 max O 2 max (20,9) Formula delle perdite latenti da incombusti (normalmente trascurabile): CO% Pc = kc * CO% + CO 2 % Pc = perdite incombuste kc = è una costante diversa per ogni combustibile combustibili solidi 59 olio combustibile 50,5 metano 37,9 Formula delle perdite per calore sensibile (di Hassenstain) La formula di Hassenstein serve per calcolare le perdite di calore al camino. Tf Ta Ps = ks * CO 2 % Ps = perdite per calore sensibile nei fumi ks = costante di Hassenstein (vedi tabella pag. 408 valori della costante di Hassenstein in ks), in funzione del contenuto % in volume di CO 2 nei fumi per alcuni tipi di combustibile. Definizione di bilancio termico E il confronto tra la quantità di calore fornito e la somma della quantità di calore realmente utilizzato e di quello perduto per varie cause. Elementi del bilancio termico: energia in entrata ed energia in uscita. entrata: - Acqua di alimento = Q a calore dell acqua di alimento; - Combustibile = Q c calore dal combustibile; uscita: - Vapore umido o surriscaldato = Q v calore del vapore; - Fumi = Q f calore dei fumi; - Dispersioni = Q d calore disperso per irraggiamento o spurghi. Formule bilancio termico: 4

5 Q = in generale è una portata termica o quantità di calore Q a = h a * W calore dell acqua di alimento Q v = h u * W o per surriscaldato h s * W calore del vapore Q c =( P.C.I. + C s * T comb ) * portata combustibile (C s = calore specifico del combustibile ) Q f = lo ricavo da Ps% (si suppone senza incombusti ) calore dei fumi Q d = lo ricavo dai diagrammi delle dispersioni per irraggiamento + gli spurghi + le perdite varie Q c + Q a = energia introdotta nel generatore Q v + Q f + Q d = energia in uscita dal generatore Q u = Q v Q a = (h u h a ) * W con surriscaldatore (h s h a ) * W Calcolo del rendimento dal BILANCIO TERMICO DIRETTO E la misurazione di tutto ciò che entra e che esce da un generatore a livello di energia. * 100 = kg/h o Nm 3 /h per il metano Normalmente non si usa, si fa quello indiretto, e con quello, si usa la formula di quello diretto invertendo due fattori (rendimento e portata combustibile) per determinare il consumo orario di combustibile. Calcolo del rendimento dal BILANCIO TERMICO INDIRETTO = rendimento (è un numero compreso tra 0 e 1, se espresso in % tra 0 e 100) 100 = combustibile immesso 3 = perdite varie Ps = perdite per calore sensibile nei fumi Quanto combustibile consuma il generatore per un ora di funzionamento? Si parte dalla formula per il bilancio termico diretto e si inverte: = kg/h o Nm 3 /h per il metano 5