Corso di Corso di Corso di Corso di IMPIEGO INDUSTRIALE IMPIEGO INDUSTRIALE d ll’ENERGIA d ll’ENERGIA dell’ENERGIA dell’ENERGIA L’ i f ti t f i i d i fi li L’ i f ti t f i i d i fi li L’energia, fonti, trasformazioni ed usi finali L’energia, fonti, trasformazioni ed usi finali Impianti a vapore Impianti a vapore I t i di I t i di I generatori di vapore I generatori di vapore Impianti turbogas Impianti turbogas Cicli combinati e cogenerazione Cicli combinati e cogenerazione Il mercato dell’energia Il mercato dell’energia 1
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IMPIEGO INDUSTRIALE d ll’ENERGIAdell’ENERGIA · Impianti a vapore ItidiI generatori di vapore ... Corso diCorso di IMPIEGO INDUSTRIALE ... che ridurrebbe la conduzione lato vapore.
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Corso diCorso diCorso di Corso di IMPIEGO INDUSTRIALE IMPIEGO INDUSTRIALE
d ll’ENERGIAd ll’ENERGIAdell’ENERGIAdell’ENERGIA
L’ i f ti t f i i d i fi liL’ i f ti t f i i d i fi liL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliImpianti a vaporeImpianti a vaporeI t i diI t i diI generatori di vaporeI generatori di vaporeImpianti turbogasImpianti turbogasCicli combinati e cogenerazioneCicli combinati e cogenerazioneIl mercato dell’energiaIl mercato dell’energia
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Corso diCorso diCorso di Corso di IMPIEGO INDUSTRIALE IMPIEGO INDUSTRIALE
d ll’ENERGIAd ll’ENERGIAdell’ENERGIAdell’ENERGIA
L’ i f ti t f i i d i fi liL’ i f ti t f i i d i fi liL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliL’energia, fonti, trasformazioni ed usi finaliImpianti a vaporeImpianti a vaporeI t i diI t i diI generatori di vaporeI generatori di vaporeImpianti turbogasImpianti turbogasCicli combinati e cogenerazioneCicli combinati e cogenerazioneIl mercato dell’energiaIl mercato dell’energia
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Accessori dei GENERATORI di VAPORE
3Valvola di sicurezza a molla
Accessori dei GENERATORI di VAPORE
4Valvola di sicurezza a molla Valvola di presa vapore
Accessori dei GENERATORI di VAPORE
5Valvola di sicurezza a molla Valvola di presa vapore
REGOLAZIONE dei GENERATORI di VAPORE
Regolatore di livello tipo COPES
VVapore
Acqua di caldaia
Acqua di alimentoq
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REGOLAZIONE dei GENERATORI di VAPORE
pressostato
Sistemi di regolazione e di trasduzione
i titiservoassistiti
b i t
valvola del combustibile
bruciatore
misura portata aria
7soffiante aria regolatore portata aria
REGOLAZIONE dei GENERATORI di VAPORE
Desurriscaldatore ad iniezione
Desurriscaldatore ad iniezione
Corpo cilindrico
Surriscaldatore di bassa pressione
Surriscaldatore di alta pressione
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REGOLAZIONE dei GENERATORI di VAPORE
Desurriscaldatore a superficie
regolazione e di trasduzione
termocoppia
servoassistita
Corpo cilindrico
pp
Desurriscaldatore a superficie
Surriscaldatore
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LA CONDENSAZIONE di VAPORET
C3
Ciclo HIRN3
SS
2’3’
2’
3’
BB
SS
3’
24
EE
5
241
1
CCCondensatore
15
SIl vapore viene condensato facendo in modo che ceda il calore (latente) ad una “pozzo” di l
A miscela
10
di caloreA superficie
LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Il limite inferiore è però dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
Trattandosi di uno scambiatore di calore
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Tc
Il limite inferiore è però dettato dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
Tau
Tae QTrattandosi di uno scambiatore di calore
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Tc
Il limite inferiore è però dettato dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
τe
τu
ΔTaTau
Tae QTrattandosi di uno scambiatore di calore
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Tc
Il limite inferiore è però dettato dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
τe
τu
ΔTaTau
Tae QTrattandosi di uno scambiatore di calore
TTaTc τ+Δ+=uae TTaTc τ+Δ+
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Tc
Il limite inferiore è però dettato dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
τe
τu
ΔTaTau
Tae QTrattandosi di uno scambiatore di calore
TTaTc τ+Δ+=uae TTaTc τ+Δ+
Limiti naturali
Maggiore responsabile della pressione di condensazione
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Tc
Il limite inferiore è però dettato dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
τe
τu
ΔTaTau
Tae QTrattandosi di uno scambiatore di calore
TTaTc τ+Δ+=uae TTaTc τ+Δ+
Limiti naturali Limiti ambientali
Maggiore responsabile della pressione di condensazione
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Tc
Il limite inferiore è però dettato dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
τe
τu
ΔTaTau
Tae QTrattandosi di uno scambiatore di calore
TTaTc τ+Δ+=uae TTaTc τ+Δ+
Limiti naturali Limiti ambientali Limiti tecnico-economici
Maggiore responsabile della pressione di condensazione
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE
Nella grande maggioranza dei casi la fonte di calore è l’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre
Tc
Il limite inferiore è però dettato dettato dalla temperatura dell’acqua
Si è visto quanto convenga ridurre la pressione di condensazione
τe
τu
ΔTaTau
Tae QTrattandosi di uno scambiatore di calore
TTaTc τ+Δ+=uae TTaTc τ+Δ+
Limiti naturali Limiti ambientali Limiti tecnico-economici
Maggiore responsabile della pressione di condensazione Esempio:
Mediterraneo Tc=32°C p = 0 05 barMediterraneo Tc=32 C pc = 0,05 bar
Scandinavia Tc=29°C pc = 0,04 bar
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CONDENSATORI a SUPERFICIE
Lo schema rappresenta la configurazione più usuale con più passaggi dell’acquapiù usuale con più passaggi dell acqua che permettono di ridurre le dimensioni del condensatore ed aumentare la velocità di circolazione dell’acqua.
vapore
acqua
condensa
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condensa
CONDENSATORI a SUPERFICIE
Lo schema rappresenta la configurazione più usuale con più passaggi dell’acqua
L’aumento della velocità dell’acqua incrementa il coefficiente dipiù usuale con più passaggi dell acqua
che permettono di ridurre le dimensioni del condensatore ed aumentare la velocità di circolazione dell’acqua.
incrementa il coefficiente di trasmissione ma, anche, la perdita di carico e quindi va tenuto sotto controllo.
vapore
acqua
condensa
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condensa
CONDENSATORI a SUPERFICIE
Lo schema rappresenta la configurazione più usuale con più passaggi dell’acqua
L’aumento della velocità dell’acqua incrementa il coefficiente dipiù usuale con più passaggi dell acqua
che permettono di ridurre le dimensioni del condensatore ed aumentare la velocità di circolazione dell’acqua.
incrementa il coefficiente di trasmissione ma, anche, la perdita di carico e quindi va tenuto sotto controllo.
L’estrazione dell’aria deve
vapore
essere operata perché le infiltrazioni, dovute a difettosa ermeticità, introducono aria che ridurrebbe la conduzione lato vapore.
L’aria va estratta da una parte dove massima risulta la condensazione per estrarre
acqua
condensazione, per estrarre una minima parte di vapore
condensa
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condensa
CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
Tc
vv hmQ
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CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
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CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
ml
vvc TU
hmSΔ⋅Δ⋅
=
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CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
ml
vvc TU
hmSΔ⋅Δ⋅
=
Coefficiente totale di trasmissione del calore
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CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
ml
vvc TU
hmSΔ⋅Δ⋅
= Temperatura media logaritmica )/ln(
Tue
ueml ττ
τ−τ=Δ
Coefficiente totale di trasmissione del calore
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CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
ml
vvc TU
hmSΔ⋅Δ⋅
= Temperatura media logaritmica )/ln(
Tue
ueml ττ
τ−τ=Δ
Coefficiente totale di trasmissione del calore
av
1s1U1
α+
λ+
α=
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CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
ml
vvc TU
hmSΔ⋅Δ⋅
= Temperatura media logaritmica )/ln(
Tue
ueml ττ
τ−τ=Δ
Coefficiente totale di trasmissione del calore
av
1s1U1
α+
λ+
α=
av α>>αessendo
ed trascurabilesλ
28aU α≅
CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
ml
vvc TU
hmSΔ⋅Δ⋅
= Temperatura media logaritmica )/ln(
Tue
ueml ττ
τ−τ=Δ
TT +
Coefficiente totale di trasmissione del calore
Imponendo un valore vadella velocità dell’acqua di raffreddamento è
494438
2
TTe+
u
aα12
av
1s1U1
α+
λ+
α=
di raffreddamento è possibile ricavare sul grafico il valore di U.
33272216105
10
8kW/m2K
av α>>αessendo
ed trascurabilesλ
5
6
4
29aU α≅ 1 1,5 2 va 2,5
4m/s
CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO
Tc
TauTae
vv hmQ Δ⋅=
)TaTa(cmhm eupavv a−⋅⋅=Δ⋅
Δ
Tc
vv hmQ
Tach
mm
ap
v
v
aΔ⋅
Δ=
ml
vvc TU
hmSΔ⋅Δ⋅
= Temperatura media logaritmica )/ln(
Tue
ueml ττ
τ−τ=Δ
TT +
Coefficiente totale di trasmissione del calore
Imponendo un valore vadella velocità dell’acqua di raffreddamento è
494438
2
TTe+
u
aα12
av
1s1U1
α+
λ+
α=
di raffreddamento è possibile ricavare sul grafico il valore di U.
Con esso e con il
33272216105
10
8kW/m2K
av α>>αessendo
ed trascurabilesλ
Con esso e con il calcolo di ΔTml si potrà ricavare il valore di Sc
5
6
4
30aU α≅ 1 1,5 2 va 2,5
4m/s
LA CONDENSAZIONE di VAPORE L’approvvigionamento d’acqua
In molti casi non esiste nel sito di posizionamento della centrale una fonte a bassa temperatura di sufficiente capacità.In tali casi si ricorre al raffreddamento dell’acqua del condensatore attraverso le torri di raffreddamento del liquido di condensazione che circola in un “circuito chiuso”.
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE L’approvvigionamento d’acqua
In molti casi non esiste nel sito di posizionamento della centrale una fonte a bassa temperatura di sufficiente capacità.In tali casi si ricorre al raffreddamento dell’acqua del condensatore attraverso le torri di raffreddamento
vapore dalla turbinaaria calda e vapore
del liquido di condensazione che circola in un “circuito chiuso”.
CCaria freddamateriale di riempimento
bacino di raccolta
L’aria fredda incontra l’acqua calda in controcorrente; si satura di vapore e si riscalda.p
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE L’approvvigionamento d’acqua
In molti casi non esiste nel sito di posizionamento della centrale una fonte a bassa temperatura di sufficiente capacità.In tali casi si ricorre al raffreddamento dell’acqua del condensatore attraverso le torri di raffreddamento
vapore dalla turbinaaria calda e vapore
del liquido di condensazione che circola in un “circuito chiuso”.
CCaria freddamateriale di riempimento
bacino di raccolta
L’aria fredda incontra l’acqua calda in controcorrente; si satura di vapore e si riscalda.p
Il riscaldamento favorisce il suo moto ascensionale: il peso molecolare dell’aria è superiore di quello dell’acqua, quindi l’aria umida è più leggera di quella secca che entra dal basso
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LA CONDENSAZIONE di VAPORE L’approvvigionamento d’acqua