Amb quines finalitats es necessita una caldera de vapor: esquema i funcionament
La caldera de vapor és un invent antic, però encara es fa servir a la indústria.Per exemple, a les centrals elèctriques, on la unitat generadora de vapor és un dels elements principals de la producció d'electricitat. Les calderes de vapor també s'instal·len a totes les calderes de les plantes i fàbriques. Actualment s'utilitzen poques vegades a la vida quotidiana, perquè han estat substituïdes per calderes d'aigua més segures i eficients energèticament.
El contingut de l'article:
Classificació de les instal·lacions de vapor
Hi ha diverses escales mitjançant les quals es realitza la classificació. Les principals són tres escales.
Tub d'aigua
Converteixen l'aigua en vapor més ràpidament que les canonades de gas. Tenen una major eficiència a causa de les característiques de disseny de la unitat. En essència, es tracta d'un habitatge amb un gran nombre de canonades situades al seu interior. L'aigua es mou per les canonades i el combustible es crema entre les canonades.
A altes temperatures, l'aigua es converteix en vapor. I com que hi ha moltes canonades, la seva àrea de calefacció és corresponentment més gran. I com més canonades a la caldera, més intensa es produeix la transició del líquid a l'estat de vapor.
Tub d'aigua calderes de vapor es divideixen en dos subgrups:
- Recte cap a;
- tipus de tambor.
Els primers són estructures tipus tub, que s'han esmentat anteriorment. Aquests últims es presenten al mercat en dues posicions: horitzontal i vertical. Però el principi de funcionament d'aquest tipus de dispositiu és el mateix.
El seu disseny inclou un tambor que no només recull vapor, sinó que també separa el condensat. Aquest últim s'envia a la zona de calefacció, és a dir, es redueixen les pèrdues d'aigua.
Per obtenir vapor sec a alta temperatura a la indústria, s'instal·len en sèrie diverses calderes tipus tambor. I aquest vapor es pot comprimir a la pressió màxima, que és necessària en molts processos tecnològics.
Les calderes d'aquest tipus es divideixen en dues posicions: no volàtils i de circulació. Es diferencien entre si per l'absència o la presència d'una bomba de circulació, respectivament. La presència d'aquest últim augmenta l'eficiència de la instal·lació. El cas és que durant una revolució d'aigua a la caldera s'evapora un 10% del seu volum. És a dir, perquè s'evapori tot el volum, caldran almenys 10 revolucions.
Amb el moviment de gravetat, això trigarà molt de temps, fent que l'eficiència disminueixi. La bomba de circulació mou el líquid ràpidament, es faran més revolucions en el mateix període de temps. Això vol dir que tot el volum d'aigua es convertirà ràpidament en vapor.
Però a les calderes de tipus tambor, s'ha d'instal·lar un regulador de nivell de condensat a la bomba. Lloc d'instal·lació: separador de vapor. La seva tasca és controlar el volum de condensat format.
Per exemple, si se'n forma poc, es redueixen les característiques tècniques de la instal·lació de vapor. Si se'n forma molt, això comporta una caiguda de pressió a l'interior de la unitat. Les conseqüències són una ràpida ebullició i explosió.
El separador de vapor és un tub de gran secció transversal que s'assembla a un tambor. D'aquí el nom de la caldera. Aquesta canonada recull aigua saturada de vapor. De fet, dos processos (escalfament del líquid i vaporització) es produeixen per separat l'un de l'altre. D'aquí l'alta seguretat de funcionament d'aquest tipus d'equips.
Tub de gas
Estructuralment, es tracta d'una caldera, dins de la qual es troben tubs de gran diàmetre al voltant de la caixa de foc.Els gasos calents es mouen en ells i l'aigua flueix entre ells. És a dir, això és el contrari dels anàlegs dels tubs d'aigua. Les plantes de tubs de gas produeixen vapor d'alta temperatura, que s'utilitza més sovint en processos de reciclatge.
Una caldera de vapor de tub de gas té un inconvenient important: l'alta pressió del producte final. Aquest últim es troba en grans quantitats a la unitat. Això és el que provoca una disminució de la seguretat de la instal·lació. Per tant, les calderes estan equipades amb un sistema de seguretat car i complex. A més, tant el cos com les canonades estan fetes d'acer gruixut, la qual cosa augmenta el cost de l'equip.
Un representant sorprenent del tipus de tub de gas és la caldera de la locomotora.
Ambdues instal·lacions (tub d'aigua i tub de gas) poden produir diferents tipus de vapor:
- saturat;
- aigua sobreescalfada.
El primer és un medi que es forma a una temperatura de +100°C. Es refreda ràpidament amb la formació de condensat, que torna a entrar a la zona de calefacció. Aquestes instal·lacions s'utilitzen per a la calefacció domèstica. La pressió en una caldera de vapor d'aquest tipus no supera els 100 kPa.
El segon és un medi obtingut a una temperatura de +500°C. Per tant, mai s'hi formen suspensions i gotes d'aigua. Amb l'escalfament gradual, es pot formar aigua, però amb aquesta finalitat s'instal·la un separador en el disseny de la instal·lació.
El progrés científic i tecnològic no s'atura. Avui dia, els fabricants ofereixen instal·lacions de tubs d'aigua que no es diferencien de les instal·lacions de tubs de gas pel que fa a l'eficiència i la seguretat. En primer lloc, estan recoberts amb material d'aïllament tèrmic. En segon lloc, l'interior està revestit amb material infrarojo, que actua com a reflector de l'energia tèrmica.
I com que els dispositius de tub d'aigua són diverses vegades més barats que els dispositius de tambor, a més de que el seu funcionament és senzill, avui la seva popularitat i demanda ha crescut molt.
L'eficiència també augmenta a causa dels últims aliatges d'acer dels quals es fabriquen les peces del dispositiu. També es va introduir una nova tecnologia de calefacció, que utilitza dues torxes situades una enfront de l'altra. La tecnologia s'anomena "torxes que s'acosten".
Amb la seva ajuda, la temperatura d'escalfament arriba als 1800-1900 °C. Normalment no supera els 1200 °C. En conseqüència, l'eficiència d'aquestes instal·lacions és almenys del 90%.
Calderes domèstiques
Actualment hi ha un gran interès per aquestes unitats. Però també requisits per a ells considerables:
- compacitat;
- pes lleuger per no abocar-hi una base;
- alt factor de seguretat;
- possibilitat de servei per part de personal no qualificat;
- temps mínim d'encesa i calefacció.
Avui, els fabricants ofereixen dos tipus d'instal·lacions domèstiques: bobina, també coneguda com a jaqueta de vòrtex clàssica.
El primer és un tub, enrotllat en espiral. L'aigua es mou al seu llarg, convertint-se en vapor. La capacitat de vapor de l'equip és petita. Però en aquest cas, això no té el paper més important, perquè una caldera domèstica ha de produir vapor de baix potencial.
L'eficiència operativa també és baixa, però això es pot corregir mitjançant la disposició freqüent d'espirals. Però aquesta caldera té un rècord de temps d'escalfament: 3 minuts després d'encendre la torxa.
El segon és un disseny de caldera de vapor completament únic. Cos de dues petxines, entre les quals passa aigua. Hi ha una caixa de foc a l'interior i, quan es crema, la torxa es gira en espiral, augmentant la transferència de calor. Sense canonades.
Altres beneficis:
- disposició vertical, per tant una major compacitat;
- eficiència, com els tambors;
- temps d'escalfament - 5 minuts.
Tres inconvenients:
- l'equip és car;
- el disseny és complex;
- dependència total de l'energia: el ventilador, sense el qual la unitat no funciona, requereix un subministrament elèctric.
Aplicació tecnològica de les plantes de vapor de calderes
Hi ha diverses indústries on les calderes de vapor s'utilitzen constantment:
- La primera indústria és l'enginyeria tèrmica. El vapor s'utilitza per escalfar grans tallers, per exemple a la indústria de l'automòbil. El vapor escalfa l'aigua a la temperatura requerida, que després és impulsada per bombes al llarg de la xarxa de calefacció fins a edificis de diverses plantes i altres objectes.
- La segona indústria és l'energia. Aquí, el vapor s'utilitza per fer girar una turbina, que produeix corrent elèctric.
- La tercera indústria és la producció de materials de construcció. Per exemple, els productes de formigó s'assequen amb vapor.
En moltes indústries, les calderes de vapor són una part integral de la tecnologia. Això inclou la desinfecció, l'assecat de productes alimentaris, el processament culinari, la conservació, etc.
L'eliminació de residus gasosos també implica l'ús de plantes de vapor. En aquest procés actuen com a refrigeradors. Aquesta caldera pren energia tèrmica dels gasos que surten, per exemple, dels forns d'alta temperatura.
Principis de funcionament i disseny
La seva finalitat principal és canviar l'estat físic de l'aigua, és a dir, transferir-la de líquid a gasós amb els paràmetres requerits. El procés va així:
- la caldera s'omple d'aigua per gravetat o amb una bomba;
- el sistema de calefacció s'encén;
- comença la formació de vapor;
- el nivell de líquid disminueix gradualment, arribant al nivell mínim;
- el sensor de nivell reacciona i encén la bomba;
- l'aigua omple les canonades.
Podem dir que les calderes de vapor funcionen segons un principi cíclic.
Estructura
Les calderes de vapor consisteixen en unitats i peces principals i auxiliars, a més d'automatització.
El principal requisit per als productes d'acer és que estiguin fets d'aliatges resistents a la calor. Aquesta és l'única manera d'aconseguir el màxim nivell de funcionament segur dels equips de la caldera.
El sistema de seguretat té un paper important. No només són sensors de temperatura i pressió. El sistema inclou seguretat mecànica. Inclou vàlvules de retenció, vàlvules elèctriques i altres vàlvules de tancament. Aquesta doble protecció garanteix la màxima seguretat, sobretot en els casos en què falla l'electrònica. En aquest moment, la mecànica assumeix totes les funcions.
Hi ha requisits especials per al sistema de tractament d'aigua. L'aigua ha de complir uns estàndards. Aquests estàndards són diferents per a les unitats de flux directe i de tambor. En aquest últim, el líquid ha d'estar perfectament net, quasi destil·lat. Després de tot, en aquests dispositius no desapareix enlloc. És a dir, ompliu la caldera una vegada i funcionarà durant molts anys.
Si l'aigua és dura amb impureses, tot canonades al cap d'un temps s'obstruiran amb dipòsits i rovell. El seu diàmetre disminueix, la conductivitat tèrmica disminueix, la qual cosa comporta una disminució de l'eficiència. El vapor no serà el mateix que cal (temperatura, humitat).
Malgrat el seu disseny complex i la seva baixa seguretat, les calderes de vapor encara estan en demanda. Especialment en vaixells, en tecnologia de centrals elèctriques, fàbriques on es requereixen temperatures elevades del refrigerant. Per tant, els fabricants estan fent tot el possible per augmentar la seguretat operativa, reduir el cost dels equips i la complexitat del manteniment.
Si teniu preguntes, feu-les als comentaris.Si t'ha agradat l'article, comparteix-lo a les xarxes socials perquè els altres es puguin familiaritzar amb el tema. Deseu l'enllaç a les vostres adreces d'interès.
També recomanem veure vídeos seleccionats sobre el nostre tema.
Com funciona una caldera de vapor?
Caldera de vapor: disseny i manteniment, visió general detallada.
Fonts d'informació:
- https://pechiexpert.ru/parovoj-kotel
- https://clubpechnikov.ru/parovoj-kotel
- https://kotle.ru/parovye-kotly/ustrojstvo-parovyh-kotlov
