Conceitos gerais. A movimentação do ar e dos gases de combustão é garantida por: Ventiladores centrífugos Efeito de sucção da chaminé

Transcrição

1 TIRAGEM

2 Definição Tiragem é o processo que garante a introdução do ar na fornalha e a circulação dos gases de combustão através de todo gerador de vapor, até a saída para a atmosfera 00:43 2

3 Conceitos gerais A movimentação do ar e dos gases de combustão é garantida por: Ventiladores centrífugos Efeito de sucção da chaminé

4 Tiragem Tiragem natural Tiragem forçada Insuflamento Exaustão Induzida Balanceada 00:43 4

5 Tiragem natural O suprimento de ar e remoção dos gases é feito unicamente por aspiração da chaminé A câmara de combustão opera em depressão Aplicação em caldeiras com pequena perda de carga 00:43 5

6 p t = pressão no topo da chaminé ρ ar h p 1 = pressão na entrada p da fornalha 2 = pressão na base da chaminé p1 = pt + ρar. g. h p atm p = p +. g h ρ g 2 t ρ g. ρar.g.h p 1 p 2 p = ( ρ ρ ). g h ar g. perda de carga ρ. g h g. p t

7 Tiragem forçada Insuflamento Operam com um ou mais ventiladores prementes Pressões positivas no interior da câmara de combustão 00:43 7

8 Tiragem forçada Insuflamento As concepções modernas dos Geradores de Vapor, mesmo pequenos, recorrem ao emprego de ventiladores, devido ao aumento de velocidades dos gases, para obtenção de maiores coeficientes de transferência de calor 00:43 8

9 Tiragem forçada Exaustão Operam com um exaustor instalado na base da chaminé A câmara de combustão opera em depressão Não garante controle adequado da pressão interna Não garante distribuição regular do ar na câmara de combustão 00:43 9

10 Tiragem forçada Exaustão Os ventiladores operam com gases quentes Registro de controle da tiragem 00:43 10

11 Tiragem forçada Induzida Aspiração com ejetor de vapor Aplicações Locomotivas Caldeiras marítimas Instalações industriais para chaminés de emergência 00:43 11

12 Tiragem forçada Induzida Aspiração com ventilador e ejetor Tem rara aplicações 00:43 12

13 Tiragem forçada Balanceada Um ou mais ventiladores prementes Vence as perdas do circuito de ar Um ou mais ventiladores exaustores Vence as perdas do circuito de gás É o sistema clássico para os grandes Geradores de Vapor, dotados de préaquecedor de ar 00:43 13

14 Variação da pressão estática em um sistema de tiragem balanceada

15 Medida de pressão Pressão na fornalha Pressão na chaminé 00:43 15

16 Perda de Carga Equação geral p = K V ρ. 2 p = perda de carga ρ = massa específica do gás V = velocidade K = coeficiente de perda de carga 2 ou p = 2 G K 2.ρ onde: G = ρ. V G = vazão mássica 00:43 16

17 Perda de Carga Para dutos retos e secção constante L K = f. d h f = fator de atrito L = comprimento equivalente do tubo d h = diâmetro hidráulico 00:43 17

18 Perda de Carga Para feixes tubulares (Re > 1000) K = 4. f. N f µ µ p m 0,14 f = fator de correção N f = número de fileiras de tubos µ p = viscosidade do fluido na temperatura da parede µ m = viscosidade do fluido na temperatura de mistura 00:43 18

19 Fator de correção Para feixes em disposição alinhada f 0,044 s p 0,08 de [ 0,43+ 1,13. ( de s p )]. Re 0,15 = + máx s t d d e e d e = diâmetro externo dos tubos s t = espaçamento transversal dos tubos s p = espaçamento longitudinal ou paralelo dos tubos Re máx = número de Reynolds na condição de escoamento pela menor secção de passagem do fluido 00:43 19

20 Fator de correção Para feixes em disposição não alinhada (quincôncio) f 0,118 0,16 = 0, Re 1,08 máx s t d d e e d e = diâmetro externo dos tubos s t = espaçamento transversal dos tubos s p = espaçamento longitudinal ou paralelo dos tubos Re máx = número de Reynolds na condição de escoamento pela menor secção de passagem do fluido 00:43 20

21 Perda de carga Fornalha Grelhas Queimadores Feixes tubulares Canais Chaminé 00:43 21

22 Como orientação de projeto são recomendados os seguintes valores máximos para a perda de carga Superfície de aquecimento S (m 2 ) até Perda de carga H (mm C.A.) 13 a a a a a a 48 O superaquecedor acrescenta 2 a 5 mm C.A. O economizador acrescenta 3 a 8 mm C.A. O pré-aquecedor de ar acrescenta 15 a 50 mm C.A. Como medida de segurança costuma-se aumentar estes valores de 20 a 25% para compensar resistências que aparecem com o funcionamento do Gerador de Vapor

23 Chaminé Auxilia o processo de Tiragem Controle ambiental Legislação vigente Dispersão de partículas sólidas Dispersão de gases nocivos à saúde e ao meio ambiente 00:43 23

24 Chaminé F A. H.( ρ ρ )g e = u a g. p H ( c = u. ρa ρ g )g. F e = força de empuxo A = área transversal da chaminé H u = altura útil da chaminé ρ a = massa específica do ar na temperatura ambiente ρ g = massa específica do gás na temperatura média do gás na chaminé p c = depressão gerada pela chaminé 00:43 24

25 Chaminé Massa específica dos gases na chaminé ρ o = massa específica do gás a 0 C e 1 atm pv = mrt R p ρ T = T ρ g = ρo T o g p p g o ρ g ρ o ρ = ρ g o T T o g 00:43 25

26 Chaminé Tiragem natural A depressão gerada pela chaminé deve ser suficiente para superar todas as perdas de carga no circuito de ar e gases da combustão H u = p ( ρ ρ ). g a g 00:43 26

27 Chaminé Diâmetro da chaminé d = 4. m& g r π. ρ. V g m & = B. r g V g Tiragem natural V = 4 a 8 m/s Tiragem forçada V até 10 m/s 00:43 27

28 Ventiladores Potência necessária nos ventiladores N m a. p = & v ρ. η a m g. p v = & ρ. η N = potência do ventilador η = rendimento do ventilador p v = perda de carga a ser superada pelo ventilador m a = vazão de ar, m g = vazão de gás ρ a = massa específica do ar, ρ g = massa específica do gás 00:43 28 N g

29 Ventiladores 00:43 29

30 Ventiladores 00:43 30

31 Curva característica de um ventilador centrífugo e perda de carga do circuito de gases

32 Curva característica de um ventilador centrífugo de pás curvadas para a frente

33 Curva característica de um ventilador centrífugo de pás curvadas para trás

34 Curva característica de um ventilador de fluxo axial

35 Controle da tiragem Para modificar a vazão de ar ou dos gases: Introduzir perdas suplementares no circuito (registros) Variar a rotação do ventilador O controle da tiragem é indispensável ao funcionamento regular dos Geradores de Vapor 00:43 35