Diagrama I-t

1

2

I

t

λ

λ ↑

I2

λ2

t2

I1

t1

λ1

( ) ( )[ ] W,, 222111 tItImQ λλ −= &&

Utilitatea diagramei

Gaze de ardere

Agent care se va incalzi( )111 ,, tIm λ&

( )222 ,, tIm λ&

intrareagent t,m&

iesireagent t,m&

( ) ( )[ ]( )intrareiesireagent

222111

ttcmQ

Wt,?It,?ImQ

−=

−=

&&&&

Instalatii de cazane de abur• Producerea aburului sau apei calde în scopuri

energetice, tehnologice, de încalzire sau mixte, se realizeaza în cazane (CAF sau generatoare de abur).

• Procesul de obtinere a aburului sau a apei calde se realizeaza prin doua transformari energetice :

• Energia chimica a combustibilului se transforma în caldura în procesul de ardere, rezultând gaze de ardere cu temperatura ridicata.

• Procesul de încalzire si vaporizare a apei în cazan se desfasoarala presiune constanta.

• În cazanele de apa fierbinte (CAF) apa este încalzitala 95-150, la o presiune care exclude fierberea ei.

• În cazanele de abur caldura se transmite de la gazelede ardere la suprafetele schimbatoare de caldura prin radiatie si prin convectie.

Parti componente• Întregul complex de utilaje, echipamente folosite

pentru obtinerea aburului, se numeste instalatie de cazan.

• Spatial inchis in care are loc arderea combustibilului se numeste focar.

• Un cazan de abur are urmatoarele elemente:– focar– supraîncalzitor– preîncalzitorul de apa– preîncalzitorul de aer– tambur– vaporizator– economizor– sistemul de alimentare cu combustibil

Elemente principale

Elementele principale ale unei inst.de cazan

cenusaZgura si

preparare combustibil

9

2

1

67

45

apa deApa dealimentare

Circuite

Pre-incalzitor

aer

Focar Sistemfierbator

Supra-incalzitor

Economi-zator

Parametri principali• debitul nominal, care este debitul de abur pe care

cazanul trebuie sa-l asigure, la temperatura si presiunea nominala a aburului;

• debitul minim reglat, care reprezinta debitul minimde abur;

• debitul minim este debitul minim continuu de abur pe care trebuie sa-l asigure cazanul la presiune nominala;

• presiunea nominala pn este presiunea aburului la iesirea din robinetul principal al cazanului;

• presiunea maxima pmax, este presiunea maxima admisa a aburului în cazan;

• temperatura nominala este temperatura aburului la iesirea din robinetul principal al cazanului;

Parametri principali

• temperatura de alimentare este temperatura apei de alimentare la intrarea în cazan;

• randamentul cazanului reprezinta raportul dintre caldura preluata de apa si abur în cazan si caldura provenita din arderea combustibilului;

• suprafata de încalzire a cazanului este suprafata masurata pe partea gazelor de ardere;

• debitul specific de abur reprezinta raportul dintre debitul de abur al cazanului si suprafata lui de încalzire;

Focar

• Partea din instalatia de cazan in care are loc arderea combustibilului este denumita focar.

• O marime caracteristica a focarului este încarcarea termica [kW/m3]:

• Debitul de combustibil; • puterea calorica inferioara a combustibilului, • volumul focarului;

f

icf V

Hmq

∗=

&

Focarele• Focarele pot fi :

• focare cu ardere în strat;• focare cu ardere în suspensie sau în camera;

• La focarele cu arderea combustibilului în strat încarcarea termica este [kW/m2]:

• suprafata grataruluig

ics A

Hmq

∗=

&

Clasificare dupa modul in care se realizeaza circulatia apei în

sistemul fierbator

• cazane cu circulatie natural a apei• cazane cu circulatie fortata a apei• cazane cu volum mare de apa• cazane cu volum mic de apa

Cazan cu circulatie naturala

1D+Dp

SiT

Ectc

2Sf

tu

c

Dp

Circuitul apa-abur la un cazan

cu circulatie naturala

Tipuri de cazane cu volum mare de apa si circulatie naturala

• cazane de abur cu tub de flacara;• cazane de abur cu tub de flacara si tevi de fum;• cazane de abur cu cutie de foc si tevi de fum.

• Agregatul bloc abur prezinta o îmbunatatire a solutiei clasice de cazan orizontal cu tub de flacara ondulat si trei drumuri de gaze , prin amplasarea unei camere de întoarcere a gazelor de ardere de tip ecran cu tevi sudate racite cu apa.

• Plasarea acestei suprafete suplimentare la finele drumului I de gaze în zona temperaturilor ridicate determina coeficienti mari de transfer termic.

Cazane cu circulatie naturala a apei, cu volum mic de apa

• �FKLP EaWRUXO de caldura este format din tevi în care circula apa, peretele exterior al tevilor fiind spalat de gazele de ardere.

• Cazanele cu tevi de apa se împart în:– cazane cu tevi de apa cu înclinare mica;– cazane cu tevi de apa cu înclinare mare;– cazane cu tevi de apa de radiatie

1D+Dp

S1T

Ecc

2Sf

u

c

Dp

Circuitul apa-abur la un cazan

cu circulatie fortata multipla

Circuitul apa-abur la un cazan

cu circulatie fortata unica

Ec

S1

D Sf

1 D

C

Cazan cu circulatie fortata unica si multipla

Bilantul termic• Bilantul termic al unui cazan de abur reprezinta

relatia dintre caldura disponibila introdusa în focarsi caldura utila.

• fluxul de caldura introdus în focar [kW]

• fluxul de caldura util [kW]

• suma fluxurilor de caldura pierdute [kW]• ecuatia bilantului termic se scrie:• [kW]

.

1Q.

piSQ

ip1 QQQ &&& Σ+=

.

Q

Pe baza bilantului se poate determina randamentul instalatiei

.

.

Q

Q1=η

relative pierderilesunt i

ipipi

q

q1Q

Q1

Q

QQΣ−=−=

∑−=η ∑

&

&

&

&&

Cale directa

Cale indirecta

Randament pe cale directa

i

pulvpurjepurje

BHQiiDiiD &−−+−

=)()( 225η

T

s

12

34

5

6

ith BH

aer) comb, (pulvext sursela decaldfluxpurja caldflux siabur apapreluatcaldflux −+→=η

i

pulv2purjeputje6725th HB

QiiDiiDiiD &−−+−+−=η

)()()(

5

1

2

3 46

7

8

T

s

1Q&Randamentul pe cale indirecta

q2 pierdrea prin gazele evacuate

q3 pierderile de caldura prin ardere imperfecta

q4 pierderile de caldura prin ardere incompleta

q5 pierderile de caldura in mediul ambiant

q6 pierderile cu caldura sensibila a zgurii si prin apa de racire nerecup.

1Q&

Randamentul si excesul de aerη= 100 - [ q2 + q3 + q4 + q5 + q6 ]

η

λλopt

B = const

teoretic

real

100 %

q2

Σqi

Tema de casa Nr 2• Rezolvati la alegere, din orice culegere de probleme,

• cate doua probleme de ciclu motor format din trei tansformari• trei probleme de ciclu Carnot (motor, generator)• doua probleme de ciclu Otto• o problema de ciclu Diesel• o problema de ciclu Joule

• Conspectati din orice curs (manual) de Generatoare de abur (autori Ungurenau C., Neaga N., Panoiu N., etc.) modul explicit de determinare a randamentului la un cazan de abur

Temele se predau

• Inainte de sesiune, la doamna asistenta, pentru a putea avea timp sa le corectam

• Se vor nota cu o pondere de 30 % in nota de pe parcurs

CARNET DE STUDENT

Termotehnica10 (zece)