Engenharia MecnicaProf.: Eng. Msc. Alan C. Pousa

alan.pousa@prof.una.br

Mquinas trmicas I

Caldeiras

Conceituao: gerador de vapor que trabalhacom presso superior patm, produzindo vapora partir da energia trmica fornecida por umafonte qualquer: Combustveis, Podem ser aproveitados tambm calores residuaisde processos

Capacidade do gerador de vapor Quilo de vapor ou tonelada de vapor por horakg/h ou ton/h;

BHP - Boiler Horse-Power, onde 1 BHP = 15,65kg/h; ou

Quilo de vapor por metro quadrado kg/m2 desuperfcie de aquecimento.

Capacidade de presso de vapor (industrial) baixa presso: at 10 kgf/cm2 mdia presso: de 11 a 40 kgf/cm2 alta presso: maior que 40 kgf/cm2

Para gerao prpria de EE o limite de presso de 100 kgf/cm2. Para grandes UTEs podem termaiores presses Termeltrica de Igarap: 200 ton/h a 540 oC e130 kgf/cm2 produzindo 125 MWe

Tipos: Flamotubulares: gases de combusto nos tubos(tubo de fogo)

Aquatubulares: gua-vapor nos tubos

Flamotubulares Grande maioria Vapor na ordem de 30 ton/h At 25 kgf/cm2 Saturado ouligeiramente superaquecido

Os gases quentes provenientes da combustocirculam no interior dos tubos em um ou maispasses, ficando a gua por fora dos mesmos.Sua tiragem normal. A carcaa construdade chapas,que variam de espessura de acordocom o porte da caldeira. Vaso de pressocilndrico.

Cornulia

Cornulia Lancaster

Caldeiras modernas (escocesas) tem diversospasses de gases

Cmara de reverso

pode ser revestida completamente de refratrios ouconstituda de paredes metlicas molhadas.

As fornalhas devem ser dimensionadas para quea combusto ocorra completamente no seuinterior, para no haver reverso de chama quev atingir diretamente os espelhos, diminuindo avida til da caldeira.

Eficincia trmica (norma ASME) 75% a 78% nas melhores condies de limpeza

Principais elementos

Atenes especiais Sistemas de segurana sempre devem estarfuncionando

Demanda de vapor sempre deve ser adequada acaldeira

Sistema de purga automtica Qualidade da gua

Aumento do nvel de gua na caldeira devido aoaumento significativo de demanda de vapor

Desligamento da bomba e aumento dademanda

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Aquatubulares Presses acima de 30 kgf/cm2 Vapor super aquecido Mais utilizadas para geraode EE Podem produzir at750 ton/h

As caldeiras aquatubulares tem a produo devapor dentro de tubos que interligam 2 oumais reservatrios cilndricos horizontais Tubulo superior, onde se d a separao da faselquida e do vapor

Tubulo inferior, onde feita a decantao e purgados slidos em suspenso

Classificao Caldeiras de Tubos Retos

J no muito mais usada, apesar da facilidade demanuteno dos tubos

45 kg/cm para capacidades variando de 3 a 30 ton/h.

Tubos curvados Tubos curvadosinterligado aos bales

Maior proveito do calorgerado, reduz o tamanhoda caldeira e promoveuma vaporizao maisrpida

Capacidadespraticamente ilimitadas

Circulao forada A medida que a presso se eleva necessrio umacirculao assistida devido a pouca diferena dedensidade

Eficincia ASME 80 a 85%

Modo de transferncia de calor

Seo da fornalha parede dgua

Componentes principaisa) cinzeiro: em caldeiras de combustveis slidosb) fornalha com grelha ou queimadores de leo ougs.c) seo de irradiao: so as paredes da CCd) seo de conveco: feixe de tubos de gua,recebendo calor por conveco foradae) superaquecedor: trocador de calor queaquecendo o vapor saturado para superaquecido.f) economizador: trocador de calor dos gases decombusto e a gua de alimentao.g) pr-aquecedor de ar: trocador de calor dosgases de exausto e o ar de combustoh) exaustor: faz a exausto dos gases decombusto,i) chamin: lana os gases de combusto ao meioambiente.

Superaquecedores Extrao do vapor saturado

tubulo superior para um trocador de calor instaladodentro da prpria caldeira.

Natureza convectiva ou de irradiao Temperatura de superaquecimento varia com acarga da caldeira

A troca de calor funo da velocidade do vapordentro dos tubos e da velocidade dos gases nazona de conveco

Para potencializar osuperaquecimento emant-lo existem asunidades mistas

Controle de temperatura do superaquecimento Controle da taxa de radiao Desvio dos gases Utilizao de dessuperaquecedores

Economizadores Aquecer a gua antes de entrar na caldeira

Troca de calor com os gases de combusto Maior aproveitamento da energia dos gases Aumento do rendimento da caldeira

Pr aquecedores Aquecer o ar antes da entrada no queimador oufornalha Aumento da estabilidade da chama Aumento da troca de calor por radiao Instalado depois do economizador Aumentodo rendimento

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