Verifica termica di un generatore di vapore a tubi di fumo

Un generatore di vapore è un’apparecchiatura che trasforma l’energia di combustibili in calore e rende questo disponibile in un circuito contenente un liquido provocandone un cambiamento di stato da liquido ad aeriforme, in modo continuo, in condizioni controllate.

generatore vapore

I generatori di vapore a i tubi d’acqua vengono lambiti dai fumi prodotti dalla combustione; utilizzati per generatori di grandi dimensioni, richiedono attenzione per la costruzione in quanto i tubi devono sopportare pressioni elevate. Il generatore di vapore studiato è del tipo a tubi di fumo. Esso è costituito da un ventilatore, situato all’ingresso della camera di combustione, che forza l’aria esterna ad entrare nel bruciatore in cui avviene la combustione. L’innesco della combustione fa in modo che, istantaneamente, l’aria in ingresso e il combustibile passino dalla temperatura iniziale (considerata nel caso in esame pari a 0°C) alla temperatura di combustione del bruciatore.

La fiamma generata si trova nella camera di combustione detta focolaio. I fumi raggiungono la prima camera di inversione per poi passare al primo giro di tubi. Dall’innesco della combustione fino alla prima camera di inversione, la temperatura dei fumi viene considerata costante. Nel focolaio hanno luogo contemporaneamente due fenomeni i cui effetti si bilanciano; in particolare si ha una produzione di calore per effetto della reazione di combustione, che viene compensata dalla cessione di calore all’acqua attraverso la superficie di scambio del focolaio stesso.

fumi generatore di vapore

Quando i fumi entrano nel primo giro di tubi la temperatura inizia a diminuire perché avviene una cessione di calore dei fumi all’acqua secondo una legge con andamento esponenziale tipico degli scambiatori di calore. Alla fine del primo giro di tubi, i fumi entrano in una seconda camera di inversione, più piccola della precedente, completamente isolata in cui i fumi non cedono calore, mantenendo la stessa temperatura all’ingresso e all’uscita della camera stessa. Infine i fumi entrano nel secondo giro di tubi dove continuano a raffreddarsi, fino a sboccare nell’ultima camera per poi giungere al camino tramite il quale verranno smaltiti. Le tre fasi della progettazione sono:

  • calcolo della composizione dei fumi e dell’entalpia in funzione della temperatura;
  • calcolo delle perdite di carico e della prevalenza del ventilatore;
  • calcolo dei flussi termici scambiati e verifica termica.

irraggiamento generatore di vapore

Qui per vedere la relazione completa del progetto.

Valerio Rossi

Valerio RossiSono Valerio Rossi e sono l'Amministratore di MeccanicaWeb.it

Sono laureato triennale con voto 110 e lode in ingegneria meccanica presso l'Università di Roma Tor Vergata e sono attualmente studente in ingegneria meccanica magistrale. La mia tesi di laurea triennale è visibile su MeccanicaWeb.it Monitoraggio del comfort vibrazionale secondo la ISO 2631: progetto e realizzazione di un dispositivo low cost con impostazione e validazione di un modello predittivo.

Copyright © 2009 MeccanicaWeb.it
Powered by Joomla! 2.5