La caldaia è un sistema chiuso o una macchina? 5 fatti che dovresti sapere


In questo articolo cercheremo di rispondere alla domanda "La caldaia è un sistema chiuso o una macchina?"

Prima di iniziare la discussione dovremmo avere un'adeguata conoscenza dei tre termini Caldaia, Sistema Chiuso e Macchina.

Cos'è una caldaia?

Una caldaia è un recipiente chiuso in cui generalmente viene riscaldata l'acqua e il combustibile vaporizzato viene utilizzato per varie applicazioni come il riscaldamento dell'acqua, la pulizia, il raffreddamento, la sanificazione, la produzione di energia, la cottura ecc.

Il vapore è prodotto dall'interazione dell'acqua che passa attraverso i tubi e dai gas di combustione caldi generati dalla combustione del carburante.

Cos'è un sistema chiuso?

È un tipo di sistema termodinamico in cui la massa viene conservata entro i confini del sistema, ma l'energia può entrare o uscire liberamente dal sistema. In parole semplici in un sistema chiuso è consentito lo scambio di energia sotto forma di calore o lavoro, ma non è consentito lo scambio di materia.

Cos'è una macchina?

Un sistema fisico costituito da parti mobili è progettato per eseguire un determinato lavoro utilizzando elettricità, gas o vapore. Una macchina è composta da determinati elementi mobili.

Com'è la caldaia a sistema chiuso?

Una caldaia che viene utilizzata principalmente per produrre acqua calda o vapore, può essere paragonata a un sistema chiuso.

Una caldaia insieme ai tubi collegati può essere considerata un sistema chiuso. L'energia termica fornita dalla combustione del combustibile (principalmente carbone) provoca il riscaldamento dell'acqua immagazzinata all'interno della caldaia e se continua ulteriormente, l'acqua viene convertita in vapore.

L'acqua generata dal vapore o bollita viene convogliata dalla caldaia per diverse applicazioni. Senza considerare le tubazioni annesse, una caldaia non rappresenta un sistema chiuso in quanto si è verificata un'uscita continua di vapore e l'ingresso di condensa.

è un sistema a caldaia chiusa
Diagramma schematico di una caldaia a tubi d'acqua di tipo marino; Credito immagine: wikipedia

Una caldaia combinata è un sistema chiuso?

Una caldaia combinata può fornire riscaldamento istantaneo e fornitura di acqua calda in un'unica unità. 

L'assenza di un serbatoio in una caldaia combinata la rende diversa dalle altre caldaie, la parte di riscaldamento più interna di una caldaia combinata è su un sistema a circuito chiuso pressurizzato. Viene riscaldato dalla caldaia come da richiesta. In caso di richiesta di fornitura di acqua calda sanitaria, la rete elettrica è collegata direttamente alla caldaia.

Non è necessario riempire il serbatoio caldo e con l'aiuto della pressione di rete è possibile un flusso regolare di acqua calda. All'interno di una caldaia combinata a sistema sigillato pompa l'acqua intorno all'impianto di riscaldamento.

Per l'assenza di un vaso di alimentazione e di espansione esterno questo tipo di caldaie richiede pochissimo spazio.

Una caldaia è un sistema a circuito chiuso?

Idealmente una caldaia è un sistema a circuito chiuso poiché l'acqua viene riscaldata per produrre vapore e il vapore viene fatto passare attraverso i tubi allo scambiatore di calore dove il vapore viene condensato, la condensa viene nuovamente restituita alla caldaia.

La maggior parte delle caldaie non è perfettamente sigillata per questo motivo è sempre associata una piccola perdita.

Il metodo di conversione dell'acqua in vapore all'interno di una caldaia non è complesso, occorre prestare maggiore attenzione alla produzione continua di vapore. Per questo è necessaria una misura e un controllo del livello dell'acqua all'interno del tamburo del vapore.

La caldaia è una macchina?

Una caldaia non può essere considerata una macchina in quanto non ha alcun elemento mobile.

Generalmente le macchine contengono alcuni componenti che consentono i movimenti, utilizzando un sistema fisico energia applicare forze e controllare il movimento per eseguire un'azione. Al contrario una caldaia è un dispositivo utilizzato per generare vapore riscaldando l'acqua.

La caldaia è un sistema di ventilazione?

Una caldaia stessa non richiede ventilazione, ma i gas di scarico generati durante il funzionamento devono essere evacuati.

La ventilazione si riferisce all'aria necessaria per bruciare il combustibile di una caldaia. Non è necessario installare prese d'aria o ventilazione aggiuntiva in un armadio della caldaia, ma è necessaria una quantità sufficiente di ossigeno per bruciare il gas e mantenere fresche alcune parti.

Le moderne caldaie a condensazione sono costituite da una canna fumaria bilanciata Le caldaie a gas installate dall'aprile 2005 in poi possono essere considerate come moderne caldaie a condensazione. La caratteristica migliore di queste caldaie è la loro canna fumaria.

La canna fumaria bilanciata è costituita da due tubi, uno dei quali convoglia i gas di scarico dalla caldaia nell'ambiente circostante e attraverso l'altro l'aria fresca entra nella caldaia. Questo metodo fornisce la necessaria ventilazione di una caldaia a condensazione.

Prima del 2005, le vecchie caldaie non sono a camera stagna e hanno una canna fumaria aperta, questo indica che i gas di scarico prodotti vengono rilasciati nell'atmosfera ma nessuna disposizione per portare ossigeno all'interno della caldaia. Quindi devono essere ben ventilate. Errori con il sistema di ventilazione della caldaia possono causare seri problemi.

La caldaia è un dispositivo di produzione di energia?

Una caldaia è un dispositivo di produzione di energia una volta accoppiata con una turbina a vapore e un generatore insieme ad alcuni ausiliari.

I componenti principali delle centrali a vapore sono caldaie, turbine a vapore, generatori e alcune altre parti associate. Qui la funzione di una caldaia è quella di produrre vapore ad una pressione piuttosto elevata. L'energia termica del vapore viene poi convertita in energia meccanica con l'ausilio di una turbina a vapore. Infine questa energia meccanica viene convertita in energia elettrica dai generatori.

Le caldaie hanno un'ampia applicazione in diversi settori come i settori dell'energia, centrali termoelettriche, industrie alimentari, zuccherifici, tessili ecc. Il vapore prodotto dalle caldaie a vapore è essenziale per ruotare le pale della turbina per la produzione di energia, nonché alcune altre applicazioni nelle fabbriche.

Una caldaia industriale, originariamente utilizzata per fornire vapore a una macchina a vapore; Credito immagine: wikipedia

Conclusione:

In questo articolo discutiamo “la caldaia è un sistema o una macchina chiusa?”. Per concludere l'articolo possiamo dire che una caldaia genera vapore seguendo i criteri di un sistema chiuso. Una caldaia funge da dispositivo di produzione di energia accoppiato con una turbina a vapore. Ma a causa dell'assenza di componenti mobili, non possiamo confrontarlo con una macchina.

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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