PRÁCTICA GENERADORES DE VAPOR

Transcripción

1 UNIVERSIDD NIONL EXPERIMENTL FRNISO DE MIRND ÁRE DE TENOLOGÍ PROGRM DE INGENIERÍ MEÁNI Y PESQUER UNIDD URRIULR LBORTORIO DE TERMODINÁMI PLID PRÁTI GENERDORES DE VPOR PROFESORES ING. GELYS GUNIP (oord. Termo-plicada) ING. ELIER GRI ING. JOSMERY SNHEZ ING. JON RODRIGUEZ 1

2 GENERDORES DE VPOR INTRODUIÓN Las unidades generadoras de vapor son aparatos utilizados para colocar a disponibilidad de un fluido el calor de un combustible, y todos los elementos necesarios para transferir al agua que se calienta tanta energía como sea comercialmente factible. Los generadores de vapor propiamente dicho están constituidos por una caldera y el hogar, puede además incluir otros elementos de absorción de calor como un sobrecalentador, economizador o un precalentador de aire, igualmente puede incluir equipos auxiliares o de instrumentación y control para ayudar al correcto funcionamiento de la unidad. La caldera constituye un recipiente cerrado que genera vapor de agua a presiones superiores a la atmosférica, absorbiendo el calor que desarrolla la combustión en el hogar. La temperatura del líquido aumenta hasta alcanzar la de vaporización y se mantiene constante mientras el líquido se convierte en vapor, una vez alcanzada la temperatura de ebullición a la presión de operación continua el suministro de calor y se inicia la vaporización sin variación de temperatura. Mientras exista liquido por evaporar, la mezcla de vapor y liquido se llama vapor húmedo, si el calor suministrado es tal que la temperatura del vapor es la temperatura de vaporización se denomina vapor saturado seco. El calor suministrado para realizar esta transformación se conoce como calor de vaporización. RESUMEN SISTEM DE TRTMIENTO DEL GU Las aguas duras son generalmente consideradas todas aquellas aguas que requieren considerables cantidades de jabón para producir espuma y que también producen incrustaciones en tuberías de agua. Las durezas del agua varían considerablemente de un lugar a otro. Por lo que es imperante la remoción de la dureza con el objetivo de prevenir la corrosión, prevenir incrustaciones, arrastre y de esta forma producir en la caldera vapor de alta calidad. través de régimen de purgas, recuperación de condensado, descalcificadores, desmineralizadores, reguladores de PH, coagulantes. Tanques Potabilizadores Reservorios de agua que permiten potabilizar el agua de proceso. Tanque de Zeolita La Zeolita es un Silicato de Sodio y luminio, la cual se encarga de eliminar el alcio y el Magnesio presente en el agua por medio de un filtro. 2

3 Tanque de Poliamida la poliamida es una resina de intercambio iónico que se obtiene por reacción de condensación de un polímero, este polímero actúa como un aislante evitando que los protones del agua se adhieran a los electrones presentes en la superficie de las tuberías. Bomba dosificadora de Poliamida se encarga de pulverizar la poliamida. Desaireador Se encarga de eliminar los gases corrosivos (oxigeno, dióxido de carbono, etc.) a través del calentamiento del agua. SISTEMS DE GU DE LIMENTIÓN Las principales fuentes de abastecimiento de agua son las aguas de afluentes naturales, reservorios o aguas de desecho, en el caso del agua de alimentación para las calderas se utilizan aguas tratadas ya que el proceso es más delicado. omponentes Tanque de alimentación Se encarga de almacenar el agua tratada que será suministrada a la caldera. Bomba de alimentación Se encarga de succionar el agua tratada del tanque de alimentación y suministrarla a la caldera. SISTEM DE OMBUSTIBLE Su función es suministrar el combustible al quemador que a su vez producirá la flama en la caldera que transformará el agua tratada en vapor. demás de utilizar combustibles líquidos algunos equipos también utilizan gas natural o mezclas de gases como en el caso del flexigas en las empresas petroleras. omponentes Tanque de combustible es un recipiente cilíndrico donde se almacena el combustible que será suministrado por la bomba al quemador. Bomba de combustible Se encarga de generar un cabezal de presión para bombear el combustible desde el tanque de combustible hasta el quemador. Quemador (Gasóleo doble flama) permiten realizar la mezcla para la reacción de combustión entre el combustible y el carburante (aire-combustible) gracias a una regulación precisa de las proporciones de ambos, para luego introducir la flama al hogar de la caldera. SISTEM DE GENERIÓN DE VPOR Su función es la de realizar el cambio de fase a una presión y temperatura constante, calentando o hirviendo el agua hasta evaporar el fluido. aldera (Generador tipo 6MT-45, Presión máxima de trabajo 12 kg/cm 2, vapor 450 kg/hr, Potencia Kcal/hr) ontenedor metálico que sirve para calentar o hervir hasta evaporar un fluido, obteniendo finalmente vapor de agua. Para otras generalidades consultar con Profesores y Técnicos del Laboratorio. Tambor de vapor ontenedor donde se almacena el vapor para luego ser suministrado al sobrecalentador. 3

4 Sobrecalentador Es un dispositivo intercambiador de calor en donde el calor transferido al vapor incrementa su temperatura, reduciendo las mezclas de vapor de agua en las últimas etapas de la turbina incrementando así su eficiencia interna. himenea se utiliza para producir cierto tiro o circulación de los gases calientes a la entrada de los tubos de la caldera. El tiro es la forma como circulan los gases calientes dentro de la caldera. OBJETIVO GENERL Determinar el gradiente de calentamiento y rendimiento térmico de un generador de vapor. EQUIPOS UTILIZR Generador de vapor de la planta térmica de la UNEFM. DTOS REQUERIDOS Variación de la temperatura del generador de vapor en intervalos de tiempo. Desnivel del agua de alimentación. Desnivel del combustible. Presión de entrada y salida del generador de vapor. Temperatura de entrada y salida del generador de vapor. PROEDIMIENTOS El profesor explicará el procedimiento de la práctica y suministrará la información necesaria. El alumno deberá anotar la temperatura y presión del fluido de trabajo a la entrada del generador de vapor. La práctica se inicia una vez que el técnico coloque en marcha el quemador de la unidad generadora de vapor. El alumno tomará mediciones de la temperatura cada dos o tres minutos, hasta que se logre la estabilización de la temperatura y presión, luego se aislará el tanque de combustible y el tanque de agua de alimentación (se cierran las entradas de alimentación de ambos tanques), para proceder a medir el desnivel o gasto en las mirillas en un tiempo determinado. DTOS SUMINISTRDOS Densidad del agua para diversas temperaturas de entrada del agua de alimentación. DENSIDD DEL GU TEMPERTUR DENSIDD Lbm/pie Presión de estabilización (Esta presión debe ser un valor por debajo de la presión máxima de operación de la caldera que es de 12 Kgf/cm 2, por lo general se suministran valores entre 7 y 10 Kgf/cm 2 ) Densidad relativa del Gasoil (δ=0.86). 4

5 Poder calorífico inferior (PI=18000 BTU/Lbm). Perímetro del tanque de agua (P ta =157 cm). Perímetro del tanque de combustible (P tc =110 cm). FÓRMULS EMPLER P BS Presión absoluta P MN P TM Donde PBS PMN PTM Presión absoluta. Presión manométrica. Presión atmosférica. Diámetro del tanque de agua y del tanque de combustible P T ( D) D P / ) ( T P T ( D) D P / ) Donde ( T P T Perímetro del tanque de agua (Perímetro del tanque de agua 157 cm). PT Perímetro del tanque de combustible (Perímetro del tanque combustible 110 cm). D Diámetro del tanque. Flujo másico del agua m t m V E V V E V D 4 GU H PROM Donde m 2 Flujo másico de agua. Masa de agua. t Tiempo. 5

6 VE V GU Volumen efectivo de agua. Densidad del agua a la temperatura de entrada. Volumen aparente. D Diámetro del tanque de agua. H PROM Gasto o desnivel promedio del tanque de agua. m m Flujo másico del Gasoil. t m V OMB OMB V OMB D 2 4 H PROM GSOIL OMB GU OMB GSOIL GU Donde m Flujo másico de combustible. Masa de combustible. t Tiempo. VOMB D OMB Volumen del combustible. Densidad del combustible. Diámetro del tanque de combustible. H PROM GSOIL Gasto o desnivel promedio del tanque de combustible. Densidad relativa del Gasoil (δ=0.86). Rendimiento del generador de vapor ( ) alor absorbido por el agua / calor de los gases calientes de combustión Q Q G ( hsl hent ) PI 6

7 Donde Q Rendimiento del generador de vapor. alor absorbido por el agua. Q G alor de los gases calientes de combustión. Flujo másico del agua. hsl hent Entalpía a la temperatura de salida. Entalpía a la temperatura de entrada. Flujo másico del combustible. PI Poder calorífico inferior (PI = BTU/lbm). Gradiente de calentamiento G T G T T t T t F F T t I I Donde GT TF TI Gradiente de calentamiento. Temperatura final. Temperatura inicial. tf Tiempo final. t Tiempo inicial. I TRBJO RELIZR El estudiante realizará un informe técnico contentivo de lo siguiente Gráfico de la variación de temperatura (eje Y) en función del tiempo (eje X). Determinar el gradiente de calentamiento. Determinar el flujo másico de agua y combustible a través de los desniveles de las mirillas y los perímetros de los tanques. Determinar el rendimiento térmico del generador de vapor. Representar el proceso de generación de vapor en un diagrama de la temperatura en función de la entropía (T-S) 7

8 El informe técnico (reporte) de acuerdo al formato Paper* (doble columna) suministrado por el Profesor, y deberá ser de las siguientes partes Título de la Práctica, Resumen, Introducción, Datos Experimentales, Resultados (en tablas, gráficos y/o ecuaciones de ajuste), nálisis de Resultados, onclusiones y Recomendaciones, Referencias Bibliográficas, Nomenclatura y péndices. EVLUIÓN Evaluación Pre laboratorio.. 20% Informe..50% Examen post-laboratorio...30% BIBLIOGRFÍ Frederick Morse. entrales Eléctricas. Editorial ontinental. Marcelo Mesny. Generación de Vapor. Ediciones Marymar. Irving Granet. Termodinámica. PHH. Prentice May. Tercera Edición. vellone. Manual del Ingeniero Mecánico. Mc Graw-Hill. 8

9 FORMTO DE TOM DE DTOS PRESIÓN Y TEMPERTUR DEL GU EN EL GENERDOR PRESIÓN TEMPERTUR ENTRD SLID VRIIÓN DE L TEMPERTUR DEL GU ON RESPETO L TIEMPO SI LOS DTOS SON LEÍDOS D DOS MINUTOS (2 min) TIEMPO (min) TEMPERTUR ( ) SI LOS DTOS SON LEÍDOS D TRES MINUTOS (3 min) TIEMPO (min) TEMPERTUR ( ) GSTO DE GU DTOS DE DESNIVEL DEL TNQUE DE GU LEÍDOS D TRES MINUTOS (3 min) DESNIVEL DE GU ΔH (cm) MEDIIÓN (cm) ΔH1 ΔH 2 ΔH 3 ΔH PROM GSTO DE OMBUSTIBLE DTOS DE DESNIVEL DEL TNQUE DE OMBUSTIBLES LEÍDOS D TRES MINUTOS (3 min) DESNIVEL DE OMBUSTIBLE ΔH (cm) MEDIIÓN (cm) ΔH1 ΔH 2 ΔH 3 ΔH PROM 9

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