Generadores de Vapor.

CONFERENCIA Asignatura: G.T.V Dpto.: CECYEN

Tema I:

Generadores de Vapor.

Introducción.

En el tema que comenzamos en la conferencia anterior realizamos un estudio de los generadores de vapor relacionado con esto haremos algunas preguntas de control.

• Explique auxiliándose del siguiente esquema el recorrido del agua, aire, gases y vapor en el interior del generador de vapor.

• Mencione alguno de los equipos o elementos fundamentales dentro del G.V y su función.

• Explique las tres formas de circulación que se presentan en los G.V y diga cual es el que existe en las calderas instaladas en nuestro país.

• ¿Qué función tiene un G.V en un central azucarero?

Motivación.

En el generador de vapor ¿la sustancia de trabajo absorbe o cede calor?

Como la sustancia absorbe calor, a expensa del que desprende el combustible, como le convendría a usted trabajar su caldera absorbiendo todo el calor o la mayor parte posible o no aprovechando todo el calor del combustible, pues bien esa relación es a lo que llamamos rendimiento térmico del G.V y en la medida que este sea pequeño será el consumo de combustible? Pues esas cuestiones las veremos en la clase de hoy con el tema I Generadores de Vapor y donde daremos las siguientes temáticas:

• Balance térmico del G.V. Ecuación.

• Eficiencia.

• Calor Útil y Calor disponible.

• Pérdidas de Calor.

Objetivos.

Los estudiantes al terminar la conferencia deben ser capaces de:

• Identificar la ecuación del Qd así como los términos que la forman.

• Valorar la diferencia fundamental en los métodos de cálculo de la eficiencia.

• Analizar las distintas formas que puede tomar la ecuación del calor útil en dependencia del tipo de caldera.

• Ecuación de balance térmico.

• ¿Qué tipo de sistema es una caldera?

• ¿Qué compañero puede decir que es el rendimiento?

Este nos caracteriza con que efectividad el equipo capta para la producción de vapor el calor del combustible.

Existen tres factores que determinan en la caldera la eficiencia en aprovechar el calor del combustible.

1. La total combustión del combustible en el horno.

2. Un enfriamiento profundo de los gases de combustión.

3. Reducción de calor al medio ambiente.

Para determinar la eficiencia del generador de vapor conlleva tener que efectuarle un balance térmico, (analizar esquema anterior), la ecuación que define el balance térmico de un generador de vapor para un Kg. de combustible es la siguiente:

T.I: Obtener la ecuación de balance Térmico Steam Pág. 4-1 a la 4-2 Capitulo IV.

¿Qué significa esta ecuación físicamente?

La mayor parte del calor que se libera en el G.V llega a la sustancia de trabajo a través de la S.T Calor como resultado que el agua se caliente, se evapora y el vapor se sobrecalienta, este es el calor útil, el resto constituye pérdidas.

Qd → Calor disponible.

Q1→ Calor útil (que es entregado a la sustancia de trabajo).

ΣQp → Sumatoria de las pérdidas de calor existentes en el equipo.

Pasaremos a continuación a analizar como se determina cada uno de los siguientes términos.

El calor disponible esta formado en primer lugar por el vapor calórico inferior del combustible, por la entalpía del combustible debido al calentamiento del mismo, además tenemos también el calor aceptado por el aire en el precalentador pues este trabaja con vapor del ya entregado por la caldera, y por último el calor introducido por el vapor de atomización.

Esta ecuación se expresa:

¿Como se determina cada término?

→ valor calórico inferior (Vcb) esto depende del tipo de combustible o sea de la composición en base principal del mismo, la ecuación para calcularlo es:

El valor calórico del bagazo es muy inferior en comparación con el del petróleo.

• Energía de calentamiento sensible del combustible.

T.I: Analizar las distintas ecuaciones para obtener el Cc (ver la guía del proyecto de curso)

• Calor aceptado por el aire en el precalentador.

αh → es el exceso de aire en el horno.

Δαhyc → infiltraciones en el horno y en el C.A.

• Calor introducido por el vapor de atomización

→ Entalpía del vapor saturado.

→ Gasto total del vapor.

= 0.3 ÷ 0.35 Kg. vapor/Kg. comb. (Pequeñas calderas).

= 0.05 ÷ 0.1 (grandes calderas).

Otro término de la ecuación de Balance térmico es el calor útil.

Representamos es esquema:

En el esquema hemos representado todos los flujos de vapor sobrecalentado saturado, recalentado y flujo de purga así como su entalpía, es importante señalar que el Q1 es aquel que absorbe la sustancia de trabajo para una u otra función.

La ecuación que define este término es:

→ Vapor sobrecalentado (Kg. /s).

→ Vapor saturado (Kg. /s).

→ Vapor recalentado (Kg. /s).

→ Flujo de purga (Kg. /s).

→ Consumo de combustible (Kg. /s).

En los cálculos no se divide por el consumo de combustible ya que este no se mide y precisamente nuestro objetivo es calcular el consumo de combustible por lo que el Q1 se expresa en KJ/s.

En flujo de purga siempre se expresa como un por ciento de la evaporación de la caldera p = Dp/D * 100.

Si esta el menor al 2% no se tiene en cuenta al calcular Q1. El último término de esta ecuación de balance térmico lo constituyen las pérdidas de calor; que es la parte de calor disponible que en el proceso de trabajo se pierden, por lo que se puede plantear lo siguiente:

Si lo expresamos como por ciento del calor disponible sería:

→ Es la pérdida más importante y se conoce como pérdida de calor con los gases calientes a la salida del G.V. (esta siempre tenemos que considerarla)

Esta perdida depende de dos factores:

1. Del coeficiente de exceso de aire.

2. Temperatura de los gases a la salida de la caldera.

Es por esto que para que la pérdida

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