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

11

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

12

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

13

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+

14

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

15

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

19

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

20

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

21

condensa

CONDENSATORI a SUPERFICIE DIMENSIONAMENTO

Tc

TauTae

vv hmQ Δ⋅=

Tc

vv hmQ

22

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=

23

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⋅

=

24

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

25

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

26

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=

27

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

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