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Publicado: 3 de noviembre de 2013
GENERADORES DE VAPOR
IIMPI – FING – UDELAR
PRACTICO Nº 5
EJERCICIO Nº1
Una caldera produce 20 ton/h de vapor sobrecalentado a 35 ata y 430ºC. Quema un
combustible de composición: C = 85%, H = 6%, O = 4%, Ash = 5%, Q PS = 9.500kcal/kg,
siendo la combustión completa con un exceso E = 25%.
Las superficies de la caldera son:
•
Hogar:
◦
•
Sobrecalentador:
◦
•
Convectivo;Tubos en tresbolillo; Flujo en contracorriente; U= 165kcal/h.m².ºC
Banco de convección:
◦
•
Área corregida = 60 m² Emisividad = 0,9
Tubos en tresboillo; Diámetro de tubos = 2 ”; v mh = 15 kg/m².s
Economizador:
◦
Tubos en tresboillo; Diámetro de tubos = 2 ½ ”; Flujo en contracorriente;
vmh=15kg/m².s; Temperaturas: de chimenea = 240 ºC; Temperatura de entrada y
salida del aguaal economizador: 130 ºC y 240ºC respectivamente
a) Determinar las áreas de intercambio.
b) Por razones operativas se reduce la presión de trabajo de la caldera a 25 ata,
manteniendo el exceso de la combustión y el gasto de combustible. Para que la
entrada de agua al domo esté en la condición de líquida saturada, se realiza un
bypass de gases en el economizador. Calcular nuevo gasto de vapor,nueva
temperatura de sobrecalentamiento y la cantidad de gases desviados en el
economizador.
GENERADORES DE VAPOR
IIMPI – FING – UDELAR
PRACTICO Nº 5
EJERCICIO N°2
Se tiene la instalación de cogeneración indicada en al figura, en la que se generan
1.200kW en el eje de la turbina de contrapresión y se suministra calor a un proceso a
través de un fluido en circuito cerrado, tomando laenergía de dos intercambiadores
ubicados en el escape de la turbina el primero y con vapor de alta presión el otro. La
presión de escape de la turbina es 5 ata y se asumirá que trabaja en forma isentrópica.
El generador produce 20.760 kg/h de vapor sobrecalentado a 30 ata y 400 ºC, quemando
en forma incompleta un combustible leñoso de la siguiente composición: C= 48,5%, H=
6,5%, O= 41,5%,N2=1%; Ash = 2,5%, (H2O)f = 45% en BS, obteniéndose en humos CO 2=
13,55% y O2 = 6%. QPS= 4.510 kcal/kg seco
La caldera consta de las siguientes superficies de intercambio:
•
Hogar
◦ Superficie corregida de 44m². Se inyecta al hogar por debajo de la parrilla aire
exterior con un caudal de 2,2kg.aire/kg fuel, además del aire inyectado por el
ventilador de tiro forzado.
•Sobrecalentador:
◦ Convectivo, contracorriente, formado por tubos en tresbolillo; U=112kcal/h.m².ºC
•
Banco de convección:
◦ Formado por tubos en tresbolillo; U= 100kcal/h.m².ºC
•
Precalentador de aire:
◦ Contracorriente, disposición tresbolillo, temperatura de salida del aire 110ºC y U
= 21kcal/h.m².ºC; Temperatura de chimenea= 200 ºC
Temperatura en sala de calderas = 30 ºC GENERADORES DE VAPOR
IIMPI – FING – UDELAR
PRACTICO Nº 5
Se pide
a) Calcular la cantidad de calor que se lleva el proceso y el rendimiento del ciclo.
b) Calcular las temperaturas del circuito de humos y superficies de intercambio de la
caldera.
c) De la instalación se saca de servicio la turbina de contrapresión, y para continuar
con el proceso funcionando se mantiene la cantidad de vaporsobrecalentado al
intercambiador de alta presión y se alimenta la salida de la turbina con vapor
saturado de la caldera, laminándolo de 30 ata hasta 5 ata. Si se mantiene la
cantidad de combustible quemado y se realiza un by-pass de humos en el
sobrecalentador para mantener la temperatura de salida del vapor, calcular el
porcentaje intercambiado en el proceso.
Esquema:
GENERADORES DE VAPORIIMPI – FING – UDELAR
PRACTICO Nº 5
EJERCICIO N°3
Se considera un generador de vapor que trabaja con un combustible con: C= 83,6%, H=
11,5%, S= 2,5%, Ash= 2,4%, QPS= 9.700 kcal/kg que se quema completamente con un
exceso del 4,73% para generar 300 ton/h de vapor a 130 ata y 520 ºC.
La caldera posee:
•
Hogar
◦ vaporización total
•
Sobrecalentador:
◦ Convectivo; Contracorriente;...
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PRACTICO Nº 5
EJERCICIO Nº1
Una caldera produce 20 ton/h de vapor sobrecalentado a 35 ata y 430ºC. Quema un
combustible de composición: C = 85%, H = 6%, O = 4%, Ash = 5%, Q PS = 9.500kcal/kg,
siendo la combustión completa con un exceso E = 25%.
Las superficies de la caldera son:
•
Hogar:
◦
•
Sobrecalentador:
◦
•
Convectivo;Tubos en tresbolillo; Flujo en contracorriente; U= 165kcal/h.m².ºC
Banco de convección:
◦
•
Área corregida = 60 m² Emisividad = 0,9
Tubos en tresboillo; Diámetro de tubos = 2 ”; v mh = 15 kg/m².s
Economizador:
◦
Tubos en tresboillo; Diámetro de tubos = 2 ½ ”; Flujo en contracorriente;
vmh=15kg/m².s; Temperaturas: de chimenea = 240 ºC; Temperatura de entrada y
salida del aguaal economizador: 130 ºC y 240ºC respectivamente
a) Determinar las áreas de intercambio.
b) Por razones operativas se reduce la presión de trabajo de la caldera a 25 ata,
manteniendo el exceso de la combustión y el gasto de combustible. Para que la
entrada de agua al domo esté en la condición de líquida saturada, se realiza un
bypass de gases en el economizador. Calcular nuevo gasto de vapor,nueva
temperatura de sobrecalentamiento y la cantidad de gases desviados en el
economizador.
GENERADORES DE VAPOR
IIMPI – FING – UDELAR
PRACTICO Nº 5
EJERCICIO N°2
Se tiene la instalación de cogeneración indicada en al figura, en la que se generan
1.200kW en el eje de la turbina de contrapresión y se suministra calor a un proceso a
través de un fluido en circuito cerrado, tomando laenergía de dos intercambiadores
ubicados en el escape de la turbina el primero y con vapor de alta presión el otro. La
presión de escape de la turbina es 5 ata y se asumirá que trabaja en forma isentrópica.
El generador produce 20.760 kg/h de vapor sobrecalentado a 30 ata y 400 ºC, quemando
en forma incompleta un combustible leñoso de la siguiente composición: C= 48,5%, H=
6,5%, O= 41,5%,N2=1%; Ash = 2,5%, (H2O)f = 45% en BS, obteniéndose en humos CO 2=
13,55% y O2 = 6%. QPS= 4.510 kcal/kg seco
La caldera consta de las siguientes superficies de intercambio:
•
Hogar
◦ Superficie corregida de 44m². Se inyecta al hogar por debajo de la parrilla aire
exterior con un caudal de 2,2kg.aire/kg fuel, además del aire inyectado por el
ventilador de tiro forzado.
•Sobrecalentador:
◦ Convectivo, contracorriente, formado por tubos en tresbolillo; U=112kcal/h.m².ºC
•
Banco de convección:
◦ Formado por tubos en tresbolillo; U= 100kcal/h.m².ºC
•
Precalentador de aire:
◦ Contracorriente, disposición tresbolillo, temperatura de salida del aire 110ºC y U
= 21kcal/h.m².ºC; Temperatura de chimenea= 200 ºC
Temperatura en sala de calderas = 30 ºC GENERADORES DE VAPOR
IIMPI – FING – UDELAR
PRACTICO Nº 5
Se pide
a) Calcular la cantidad de calor que se lleva el proceso y el rendimiento del ciclo.
b) Calcular las temperaturas del circuito de humos y superficies de intercambio de la
caldera.
c) De la instalación se saca de servicio la turbina de contrapresión, y para continuar
con el proceso funcionando se mantiene la cantidad de vaporsobrecalentado al
intercambiador de alta presión y se alimenta la salida de la turbina con vapor
saturado de la caldera, laminándolo de 30 ata hasta 5 ata. Si se mantiene la
cantidad de combustible quemado y se realiza un by-pass de humos en el
sobrecalentador para mantener la temperatura de salida del vapor, calcular el
porcentaje intercambiado en el proceso.
Esquema:
GENERADORES DE VAPORIIMPI – FING – UDELAR
PRACTICO Nº 5
EJERCICIO N°3
Se considera un generador de vapor que trabaja con un combustible con: C= 83,6%, H=
11,5%, S= 2,5%, Ash= 2,4%, QPS= 9.700 kcal/kg que se quema completamente con un
exceso del 4,73% para generar 300 ton/h de vapor a 130 ata y 520 ºC.
La caldera posee:
•
Hogar
◦ vaporización total
•
Sobrecalentador:
◦ Convectivo; Contracorriente;...
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