capacidad caldero
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Rendimiento del caldero
Prof. Alejandro Rodríguez M
Calderos
Capacidad del caldero
• Área de transferencia• Rendimiento (BHP)• Ratting del caldero (%)• Máxima capacidad de generación
Área de transferencia
• Nos da la idea de la magnitud del caldero
• ASME especifica como el área de transferencia
el lado de los gases:
• Para acuotubulares: Área externa
• Para pirotubulares: Área interna.
Área de transferencia
Pirotubular:
Área = 2/3 (área pared cilíndrica + área tapas)
- área aguj. debido a los tubos + área de los tubos
Acuotubular:
Lo determina el fabricante
Caso 1
Encontrar el área de calentamiento de HRT de:• Diámetro del tanque= 78" • Longitud = 20 pies• Nro. tubos =80 tubos de 4" de diám. int. C/u. • Presión de trabajo máx: 150 PSI• Temp. agua de alimentación = 80 ºF• Generación de vapor= 5500 lb/hr.
Solución
Área = 2/3 (área pared cilíndrica + área tapas) - área aguj. debido a los tubos + área de los tubos área pared cilíndrica=
área tapas = área aguj. debido a los tubos = área de los tubos =
Rpta.= 1975 pies2
Rendimiento del caldero
• Depende del tipo de caldero y del área de transferencia.• Se obtiene dividiendo el área de calentamiento entre un
factor que depende del tipo de caldero.
TIPO DE CALDERO PIES2/BHP
Pirotubular vertical 14
Pirotubular horiz. 12
Acuotubular 10
Rendimiento del caldero
Ejemplo.- Del ejercicio anterior: el área de calentamiento calculado fue de 1975 pies2
luego el rendimiento del caldero es :
1975 / 12 = 164,6 BHP de rendimiento.
Ratting del caldero
• Se dice que un caldero esta operando al 100% cuando produce 34,5 lb/hr evaporando agua a 212 ºF (100°C) desde liq. Sat. hasta vapor sat.
• A estas condiciones se generan 1 HP de energía en una turbina de vapor
Ratting del caldero
Ratting (%) = BHPd / BHP x 100
BHPd = Q1 x mv / 33475 1BHP = 33475 btu/hr
Caso 2
Del ejercicio anterior: Rend. caldero = 164,6 BHP
De tablas:
Vapor a 150 PSI y Tsat = 358,42 ºF y hg = 1194,1 BTU/lb
Calor entregado al agua: 1194 - (80 - 32) = 1146 BTU / lb
BHP Desarrollado: 1146 x 5500 = 188,3 BHPd
33475
Nota: La entalpía del agua en Btu/lb es aprox. su temperatura en °F -32
Problema 2
• Ratting del caldero
R = 188,3 BHPd = 114,4 % a 150 psi 164,6 BHP
Caso 3
Datos:• Tipo de caldero: acuotubular • Generación de vapor: 75000 lb/hr de vapor• Condiciones de operación: 435 PSIG y de 700 ºF. • Ingreso del agua al economizador: 235 ºF• Salida del agua del economizador: 329 ºF • Eficiencia combinada: 85%
• Area de calentamiento:- Domo y tuberías:: 5800 pies2
- Paredes de agua del horno: 750 pies2
- Sobrecalentador: 610- Economizador: 3450.
Caso 3
Se pide determinar:a) Calcular la transferencia de calor ( BTU/ hr ) para:
- Caldero y paredes de agua- Sobrecalentador- Economizador
b) Calcular el rendimiento y ratting del caldero.c) Calcular los siguientes ratios:
- Calor liberado en el horno en BTU/hr-pie3
- Calor total transferido ( BTU/ hr –pie2)
Máxima capacidad de generación
• Es la cantidad de vapor que puede producir un caldero en lb/hr o Kg/hr
• Cuando se da la capacidad de generación siempre se especifica la presión de operación.Ej. 5500 lb/hr de vapor a 150 psi
60000 Kg /hr a 35 bares
Ing. Alejandro Rodríguez M
Balance térmico de un caldero
Calderos
Balance térmico
Permite:• Evaluar las condiciones de operación• Identificar las pérdidas de calor• Obtener la eficiencia de un caldero
Parámetros para el balance
• Presión de operación (psi)
• Producción de vapor (lb/hr)
• Temperatura de entrada del agua (°F)
• Temperatura de salida del agua (°F)
• Temperatura de entrada del aire (°F)
• Temperatura de salida de los gases (°F)
• Composición del combustible (fracción)
• Composición de los gases de combustión (%)
• Consumo de combustible (lb/hr)
• Poder calorífico del combustible (btu/lb)
Identificación de perdidas
Q1 = CALOR ABSORBIDO POR EL AGUA-VAPOR
Q1 = mv (h3 - h2) mc mv = flujo de vapor
mc = flujo de combustible
Q2 = CALOR PERDIDO EN LOS GASES DE COMBUSTIONCp = Calor específico del aire
Q2 = Mg Cp (Tsg - Te aire)
Cp = 0,24 btu/lb °F = 0,24 Kcal/Kg °KTsg = Temperatura de salida de los gasesTe aire = Temperatura de entrada del aire
Mg = ( lbg / lbc) = 4(%CO2) + %O2 +700C3 ( %CO2 + %CO)
Identificación de perdidas
Q3 = CALOR PERDIDO AL EVAPORAR LA HUMEDAD
Q3 = 9H (212 - Te) + 970 + 0,46 (Tsg - 212) (BTU/lbc )
Q3 = 9H (100 - Te) + 540 + 0,46 (Tsg -100) (Kcal/Kgc )
Identificación de perdidas
Q4 = CALOR PERDIDO POR COMBUSTION INCOMPLETA
Q4 = %CO (10190 C) ( BTU/lbc )
%CO2 + %CO
Capacidad del caldero
Q5 = CALOR PERDIDO POR RADIACION, CONVECCIÓN Y OTROS
Q5 = P.C. - Qi
EFICIENCIA DEL CALDERO
= Q1 x 100
P.C.
Diagrama Sankey
• Representa mediante flechas proporcionales las pérdidas de calor en el caldero.
• En cada flecha se debe indicar el porcentaje que la perdida representa con respecto al poder calorífico del combustible.
Q1 (%)
Q4 (%) Q3 (%) Q2 (%)Q5 (%)
P.C.
Capacidad del caldero
Preguntas?
Caso 4
• Realizar el balance térmico de un caldero acuotubular y construir su diagrama Sankey