Calderos de Vapor
January 24, 2023 | Author: Anonymous | Category: N/A
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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÒN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
C A L D E R O S D E V A P OR OR P R A C T I C A N ° 10 10
DOCENTE: ING.TORRICO MEJIA RENE MATERIA: LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS 1 INTEGRANTES: -ALCAZAR FLORES MARCO AURELIO -CHOQUE ALEJANDRO ORLANDO -CRISPIN CLAUDIA DAYANA -HINOJOSA TORRICO WENDY -IRIARTE HUASCO RUANA ZOGUI -MAMANI DELGADO RUTH NAIDA -PACHECO CHINCHAYA RULY -RICALDEZ FRANCO WILFREDO -RUBIN DE CELIS SOLIZ ISAURA -SEMPERTEGUI SOLIZ MARIA RENE -ZEGALES VIGNOLA IVLIN ADRIANA -ZURITA ROBLES ANA BELEN
CARRERA:
ING.QUIMICA
GRUPO:
5
FECHA:
23/10/2018 COCHABAMBA-BOLIVIA
CALDEROS DE VAPOR INTRODUCCIÓN: La producción de vapor de agua es de vital importancia, debido a que el vapor interviene en los procesos de producción de muchas empresas empresas,, tales como en: empresas de jabones, de lácteos, termoeléctricas, refinerías, industria de bebidas y otros. El vapor producido es directamente en el proceso, como fluido intercambiador de calor, para distintos fines. En otras empresas en vapor sobrecalentado es utilizado para la producción de electricidad, generalmente en empresas de producción diría, como refinería. Los calderos de vapor son los equipos encargados para la producción de vapor. Debido a su complejo diseño y los distintos tipos de materiales con las que puede construirse, es necesario por ello realizar una evaluación de su eficiencia y conocer algunos parámetros del mismo, tales como el coeficiente global de transferencia de calor. Por tanto en esta experiencia se evalúa los parámetro mencionados.
1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar parámetro parámetros s importantes de transferencia de calor del caldero de vapor.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer el funcionamiento de un caldero humo tubular. Determinar el coeficiente glo global bal de transferencia de calor del caldero humo tubular. Determinar la eficiencia del caldero humo tubular.
2. MARCO TEORICO 2.1. DEFINICION Es un equipo intercambiador de calor para la formación de vapor de agua, donde un fluido caliente generalmente humos de combustión de leña, biomasa,
diesel, gas natural o gas licuado intercambia calor con el agua a temperatura de ebullición. Son de tipo intercambiadores de tubo y coraza.
2.2. ESTRUCTURA: La estructura real de una caldera dependerá del tipo, no obstante, de forma generar podemos describir las siguientes partes:
Quemador: sirve para quemar el combustible.
Hogar: alberga el quemador en su interior y en su interior se realiza la combustión del combustible utilizado y la generación de los gases calientes.
Tubos de intercambio de calor: el flujo de calor desde los gases hasta el agua se efectúa a través de su superficie. También en ella se generar las burbujas de vapor.
Separador líquido-vapor: es necesario para separar las gotas de agua líquida con los gases aún calientes, antes de alimentarla a la caldera.
Chimenea: es la vía de escape de los humos y gases de combustión después de haber cedido calor al fluido. f luido.
Carcasa: contiene el hogar y el sistema de tubos de intercambio de calor.
Figura 1. Partes principales del caldero de vapor
2.3. TIPOS DE INTERCAMBIA INTERCAMBIADORES DORES DE CALOR Existe varias formas de clasificar, pero de manera general existen dos tipos de caldero, uno humo tubular, donde los humos pasan por los tubos y los acuotubulares, donde el agua pasa por los tubos. Existen varias características que dan lugar a varias agrupaciones de las calderas que pueden ser: a) En función a la posición relativa entre el fluido a calentar y los gase gases s de combustión:
Humo tubos múltiples de humo – humo – Pirotubulares Pirotubulares
Con tubos múltiples de tubos de agua
b) En func función ión al número de pasos
De un paso de recorrido de los gases.
De varios pasos.
c) En función del tipo de ttiro iro
De tiro natural.
De tiro inducido.
De tiro forzado.
d) En función de las nec necesidades esidades en energéticas ergéticas del proceso
Calderas de agua caliente.
Calderas de agua sobrecalentada.
Calderas de vapor saturado.
Calderas de vapor sobrecalentado. Calderas de fluido térmico.
2.3.1. CALDEROS CALDEROS HUMO TUBULARES TUBULARES Y NÚMERO DE PASOS: El paso es el recorrido de los gases de combustión en un largo de la caldera. La ventaja del mayor número de pasos se hace evidente por la retención de los gases de la combustión o del mayor tiempo de contacto de ellos con la superficie de la caldera. Esta retención representa una mejor captación del calor o sea una menor temperatura de salida de los gases de escape, que es una medida de mejor rendimiento térmico de la caldera. Adicionalmente este mayor contacto representa una mayor vaporización específica y mejor rendimiento o eficiencia.
En la siguiente tabla se muestra los tipos de caldero humotubular según número de pasos y un acuotubular. Tabla 1. Tipos de caldero humotubular según número de pasos y un acuotubular
Humotubular de un paso
Humotubular de dos pasos
Posee una eficiencia alrededor del 70% Tiene una eficiencia generalmente de 60%
Humotubular de tres pasos
Tiene una eficiencia generalmente de 60%
Caldero Acuotubular
Tiene una eficiencia menor al 90%
2.3.2. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE CALOR EN CALDEROS HUMOTUBULARES La transferencia de calor se lleva a cabo por:
Radiación y convección en el interior de los tubos Conducción en la p pared ared de tu tubo bo Convección fuera del tubo
Figura 2.Transferencia de calor en un tubo del caldero Donde:
hi: Q Q R
Qc
(h r h c ) A(Th Tpi )
hc: Por el método se Sieder y Tate Nu
f (Re,Pr, (Re, Pr, b
w
)
hr : T 4 T pi 4 1 h F A Th Tpi Q R hr A Th Tpi 4.92 T T 1 0 0 1 0 0 h pi Depende del material K: estándar o hierro negro de fabricación, generalmente se fabrica de hierro
he: Depende del tipo de fluido a temperatura de ebullición Kcal m h C
Para el agua: he 10000
2
2.3.2. BALANCE DE CALOR
= ( ) = ó WhC p The Ths UAT
donde: es W
WhC p The Ths UAT
UA
el calor latente de vaporización.
Th Tb W
3. MATERIALES Y EQUIPOS Para realizar la experiencia se utilizó los siguientes materiales y equipos: 1 Flexómetro 1 Encendedor 1 Balde 1 Marcador de agua 1 Manguera de nivel 1 Caldero de vapor humotubular 1 Termocupla 1 Balanza 1 Cronómetro
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se precalentó el caldero humo tubular durante aproximadamente 10 (este ya con contenido de agua), el calentamiento se realizó hasta la producción de vapor saturado, con el objetivo de que todo el sistema se encuentre a la misma temperatura. Se pesó el balde lleno de agua, cuyo peso se registró.
Se introdujo la manguera dentro del balde y se llenó de agua, posteriormente se conectó un extremo de la mang manguera uera al caldero, tap tapando ando con el dedo para evita la salida del agua mientras se introduce el extremo de la manguera al caldero. Luego se elevó el balde una cierta altura para que el agua se trasiegue por diferencia de nivel. Se pesó la cantidad de agua no introducida en el caldero. Se marcó con un marcador el visor de nivel de agua.
Figura 3. Caldero humotubular utilizado en la experiencia Se dio lectura al medidor de gas, tomando nota de la misma. Se prendió nuevamente los quemadores del caldero con ayuda del encendedor, paralelamente se empezó a cronometrar durante cinco minutos. Se empezó a medir la temperatura (ver figura 4) de los humos uno por uno con la ayuda de la termocupla, t ermocupla, registrando dichas mediciones.
Figura 4. Medición de la temperatura de los humos
Después de los cinco minutos se apagó el caldero. Posteriormente se midió la altura de agua vaporizada. Se midió la longitud de los tubos, diámetro del caldero, atura del caldero, diámetro total del caldero (incluyendo el aislante) y luego se contó el número de tubos. Ver figura 5.
Figura 4. Medición de las dimensiones del caldero Se dio lectura final al medidor de gas, registrando este dato.
5. CALCULOS Y RESULTADOS Datos:
=540 .⁄. ℎ ℃ =2278 ⁄. # = 47
Tiempo= 5min
= 4.1 . 5 . . =71691, =26℃ 8843/ℎ =71692,3683/ℎ .⁄ =0.63 .⁄ = 40400= 093℃.℃℃. .℃.
D=64 cm. d=3.5 cm. L=73 cm.
Poder calorífico del gas = 10380
Balance de energía
= + = 71692,368−71691,88484.∗ 0.613 .∗10380 . ∗10380
= 797 7974,4,4762 4762== 333 3336565,,2084 .. = ∗ ∆ + ∗ = (4(4..1 . .∗ 1 ..∗℃ ∗93−26℃)+(4.1.∗540 . .) =2488,7000. = − =7974,4762−2488,7000 = 5485 5485,,7762 762 ..
Eficiencia Eficienci a del caldero
7 000 = 2488, 7974,4762 ∗ 100 = 31,21 %
Masa del agua evaporada
2084. . =14,6467. =∗ℎ = 33365, 2278 .
Coeficiente global de transferencia del calor
=∗∗∆ = ∗ ∗ + # ∗ ∗ 4 ∗ = ∗ 0,64∗4 ∗ 0,73+ 3 + 4747∗∗ ∗0,035 = 1,513 4 2 084 ⁄ ∗ ℃ = ∗∆ = 1,533365, =71, 8 318 13∗400−93℃
6. OBSERVACIONES Se observó q que ue la propagació propagación n del fuego hacia los tu tubos bos del caldero n no o es uniforme, provocando que la temperatura de los humos sea diferente en ca cada da uno los que ingresa.
Durante la medición de la temperatura de los humos, se pudo observar que estos cambian constantemente, dificultando la medición de las mismas. Se pudo observar que la temperatura de los humos es mayor en los tubos que se encuentran en la parte central del caldero. Se pudo observar que la termocupla puede detectar los cambios bruscos de temperatura.
7. CONCLUCIONES Gracias a la experiencia realiza en el Laboratorio de Operaciones Unitarias I, se logró conocer el funcionamiento del caldero humotubular. Se logró determinar el coeficiente de transferencia de calor del caldero humotubular, cuyo valor calculado es
71,71,8318 ⁄2 ∗ ℃
, pudiendo existir
algunas discrepancias respecto debido a los errores cometidos en las mediciones. Se pudo determinar la eficiencia efi ciencia del caldero humo tubular, cuyo valor calcula es , el cual relativamente bajo, pues con el tiempo seguramente disminuyo de sub eficiencia debido a la formación de incrustaciones en el interior y las formación de sarro, por otro lado este caldero estaba en des uso.
31,21 %
8. BIBLIOGRAFIA C.J. Geankoplis. “Procesos de transporte y operaciones unitarias”. Editorial Continental. Tercera edición. Páginas 314 y 315. Apuntes de clase teórica de la materia de Laboratorio de Operaciones Unitarias I. Facultad de ciencia y Tecnología, Universidad Mayor de San Simón. Año 2018. ABSORSISTEM. “Descripción de
Calderas y Generadores
de
vapor”. vapor”.
Disponible en: https://www.absorsistem.co https://www.absorsistem.com/tecnologia/calderas/ac m/tecnologia/calderas/acuotubular uotubular
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