9 Fatti sulla temperatura del vapore della caldaia: vari tipi e dettagli


Una caldaia è un recipiente in cui l'acqua viene continuamente vaporizzata per generare vapore applicando calore. Per generare vapore, la temperatura del vapore della caldaia deve essere di 100 °C o 212 °F.

Generalmente gli operatori cercano di controllare la temperatura del flusso a un valore nominale per ottenere la migliore velocità di riscaldamento possibile e per ridurre i costi del carburante. Per una migliore efficienza termica ed evitare inutili sollecitazioni termiche e materiali su parti a pareti spesse di una caldaia e di una turbina, è obbligatorio un controllo preciso della temperatura del vapore sulle caldaie di servizio.

L'obiettivo principale della progettazione di una caldaia è quello di ottenere la massima efficienza nell'assorbimento del calore, oltre a quella generazione di vapore puro, si intende anche un funzionamento sicuro e affidabile.

Qual è la temperatura del vapore della caldaia?

Una stabilità della temperatura del vapore della caldaia può aiutare ad evitare temperature elevate che possono causare incidenti come lo scoppio del tubo della caldaia.

Una caldaia può affrontare diverse situazioni come sovratemperatura, scorie, corrosione delle pareti della caldaia, ecc. in condizioni di carico variabili. Per evitare tutti questi problemi, i parametri di funzionamento della caldaia, inclusa la temperatura del vapore della caldaia, devono essere monitorati continuamente.

 Al variare delle condizioni di lavoro la temperatura del vapore rimane estremamente instabile ed è piuttosto difficile il pre-rilevamento del cambiamento di temperatura. Un metodo comune adottato per il controllo della temperatura è la spruzzatura di acqua sul vapore tra il primo e il secondo stadio di surriscaldamento.

Grafico della temperatura del vapore della caldaia

Se consideriamo le caldaie per centrali elettriche, il controllo della temperatura del vapore è uno dei compiti difficili in quanto segue una caratteristica non lineare. I lunghi tempi morti e il ritardo sono i fattori che lo rendono più impegnativo.

Diversi problemi come il carico sulla caldaia, la portata d'aria, l'effetto combinato dei bruciatori di servizio e l'accumulo di fuliggine sui tubi della caldaia influenzano la temperatura del vapore.

Tavolo a vapore; Credito immagine: wikipedia

Temperatura di esercizio della caldaia a vapore

Solitamente per generare vapore facendo bollire l'acqua, al livello del mare, la temperatura mantenuta in un vapore è di 212°F o prossima a questa. Se la caldaia viene fatta funzionare a una pressione maggiore, la temperatura può essere maggiore.

Poiché il vapore prodotto viene separato dall'acqua della caldaia nel tamburo del vapore della caldaia, il vapore viene surriscaldato per ottenere un'elevata efficienza termica dell'unità turbina della caldaia. Al giorno d'oggi, le caldaie moderne generalmente alzano la temperatura del vapore fino a 1000°F o 538°C che è vicino al punto di scorrimento dell'acciaio utilizzato per i tubi del super riscaldatore.

Se manteniamo la temperatura del vapore di una caldaia a un livello molto alto per un periodo più lungo, ostacolerà la vita lavorativa della caldaia. Cercare sempre di mantenere la temperatura del vapore ad un punto fisso per evitare stress termici su caldaia e turbina.

Temperatura vapore saturo caldaia

La pressione e la temperatura del vapore saturo sono direttamente associate tra loro.

In generale, le caldaie a vapore funzionano sempre ad alta pressione, per cui una caldaia di piccole dimensioni può generare una grande quantità di vapore. Poiché il vapore pressurizzato richiede meno spazio, può essere trasferito al punto di applicazione con l'aiuto di tubazioni di piccolo diametro. Ciò mantiene anche una corretta temperatura del vapore.

Temperatura vapore uscita caldaia

Le caldaie sono progettate per funzionare a tutte le pressioni e temperature come richiesto.

Quando una caldaia a vapore funziona ad alta pressione, viene aumentata anche la temperatura richiesta (oltre 212 °F). Altrimenti, ad alta quota sul livello del mare, la temperatura di una caldaia a vapore potrebbe essere leggermente inferiore.

Se consideriamo una caldaia commerciale di un edificio alto che funziona a pressioni molto più elevate come da 20 a 40 psi per forzare il vapore a un'altezza maggiore, per ogni aumento di pressione di psi, anche il punto di ebollizione dell'acqua aumenterà di circa 3 gradi F.

Controllo della temperatura del vapore della caldaia

Diversi dispositivi e metodi sono adottati per controllare la temperatura del vapore della caldaia.

Per controllare la temperatura del vapore della caldaia, il dispositivo più comunemente utilizzato è il tentatore o il desurriscaldatore. La funzione di un desurriscaldatore è spruzzare acqua sul flusso di vapore per ridurne la temperatura. Per lo più lo spruzzo d'acqua viene eseguito tra il primo e il secondo stadio del surriscaldatore.

Per gestire la temperatura del vapore vengono adottati diversi metodi come la modifica dell'angolo di accensione dei bruciatori nel forno, il bypass e il ricircolo dei fumi.

L'acqua spruzzata è ottenuta dalla mandata della pompa oltre che da uno stadio intermedio della pompa dell'acqua di alimentazione della caldaia.

La temperatura del vapore viene misurata nel punto di uscita della caldaia, quindi la posizione della valvola di nebulizzazione dell'acqua viene modificata in deviazioni a destra dal punto di regolazione della temperatura del vapore.

Calcolo della temperatura del vapore della caldaia

Quando il calore viene applicato gradualmente all'acqua a pressione atmosferica, la temperatura aumenta fino a 212°F (100°C), questa è la temperatura a questa particolare pressione non si verifica alcun cambiamento di fase dell'acqua. Dopo tale aggiunta di calore non aumenta la temperatura ma l'acqua si trasforma in vapore.

Temperatura vapore a doppia caldaia Breville

Breville Dual Boiler è un piroscafo per latte di alta qualità con la capacità di regolare la temperatura tra 265-285 gradi F per ottenere un latte o caffè perfetto più caldo o più freddo. La qualità del latte strutturato dipende totalmente dalla temperatura di cottura a vapore.

Breville Dual Boiler è composto da due caldaie all'interno della stessa macchina, entrambe dotate di un proprio elemento riscaldante e possono essere regolate separatamente secondo le nostre esigenze.

Temperatura del vapore della caldaia marina

Le caldaie marine sono del tipo a tubi d'acqua e in grado di funzionare ad alte pressioni. Le caldaie a tubi d'acqua con la pressione più alta possono raggiungere temperature di ~600°C. Le tipiche caldaie a tubi d'acqua genereranno vapore a circa 110-150°C. 

temperatura del vapore della caldaia
Caldaia marina scozzese; Credito immagine: Wikimedia

Temperatura vapore a doppia caldaia Salvia

Dual Boilers è costituito da due caldaie all'interno di un'unica macchina ed entrambe svolgono funzioni diverse.

Uno di loro imposta una temperatura molto più alta per funzionare come una caldaia a vapore e l'altro imposta una temperatura più bassa fungerà da caldaia per caffè. In Sage Dual Boiler possiamo regolare la temperatura dell'acqua che sarà adatta al nostro caffè.

Conclusione:

Prima di concludere l'articolo possiamo dire che la temperatura del vapore della caldaia è uno dei parametri importanti che controllano vari aspetti legati alle prestazioni della caldaia.

Sangeeta Das

Sono Sangeeta Das. Ho completato il mio Master in Ingegneria Meccanica con specializzazione in IC Engine and Automobiles. Ho circa dieci anni di esperienza nel settore e nel mondo accademico. La mia area di interesse include motori IC, aerodinamica e meccanica dei fluidi. Puoi raggiungermi su https://www.linkedin.com/in/sangeeta-das-57233a203/

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