“Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento.

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1 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Prof. Pier Ruggero Spina Dipartimento di Ingegneria Dispensa del corso di “MODELLISTICA DEI SISTEMI ENERGETICI” a.a. 2009-2010 Argomento: Generatori di vapore e condensatori

2 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore

3 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore - tipologie Dimensioni e potenza: –Piccola potenza: M v =10-80 kg/s; p 0 =7 MPa; –Grande potenza: M v =1000 kg/s; p 0 =35 MPa; Tipologie costruttive; –A tubi di fumo; –A tubi d’acqua.

4 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore – componenti Focolare; Economizzatore; Evaporatore; Surriscaldatore; Preriscaldatore d’aria; Camino; Ausiliari Strumentazione di regolazione; Apparecchiature di manutenzione; Apparecchiature antinquinamento.

5 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore – circuito acqua-vapore

6 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore – circuito aria-fumi

7 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore – combustibili Combustibili solidi: –Rifiuti, coke, antracite, carboni bituminosi,ligniti, coke di petrolio, legno. Combustibili liquidi: –Oli combustibili. Combustibili gassosi: –Gas naturale (metano).

8 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore – bruciatori Bruciatori circolari (< 50 MW) Bruciatori a cella (< 150 MW) Focolari a ciclone Polverino di carbone, olio combustibile, gas naturale (anche miscelati).

9 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore a tubi di fumo A tubi di fumo: –Piccola potenza: G v =10 kg/s; p 0 =2 Mpa; –Trazione ferroviaria; –Trasmissione del calore: convezione; –Tipologie: Fondo bagnato; Fondo asciutto; –Adatta per carichi variabili.

10 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore a tubi d’acqua A tubi d’acqua: –Grandi potenze: fino a G v =1200 kg/s; p 0 =24 Mpa; –Migliore trasmissione del calore; –Alte pressioni di esercizio (piccoli tubi all’interno dei quali scorre acqua-vapore); –Elevato rapporto superfice di riscaldamento/volume del generatore: elevata portata di vapore; –Pronta messa in funzione (tubi di piccolo diametro); –Tipologie: A convezione; Ad irraggiamento.

11 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore a tubi d’acqua a convezione Rilevante fascio tubiero (vaporizzatori); Potenze: medio-piccole; G v =100-150 kg/s; p 0 =10 Mpa; I primi generatore avevano i fasci di tubi vaporizzatori sub-orizzontali; Circolazione naturale (acqua scende nei tubi “freddi” e vaporizza in quelli “caldi”); Dotati di surriscaldatore;

12 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore a tubi d’acqua ad irragiamento Generatori di grandi potenze: G v =60-1300 kg/s; fino p 0 =27 Mpa producendo fino a 1000 MW; Scambio termico per irraggiamento; Vapore generato nei tubi che formano le pareti del focolare; Fascio tubiero vaporizzatore di più modeste dimensioni; Sistema a caldaia pressurizzata (raramente tiraggio bilanciato); Circolazione circuito acqua vapore assistita o forzata; Sistema di ricircolo dei gas di scarico: permette di diluire i gas combusti con fumi relativamente freddi (uscita dal preriscaldatore);

13 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore ad irragiamento – componenti Tubi surriscaldatori

14 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore ad irragiamento – componenti

15 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore a tubi d’acqua ad irragiamento Vantaggi del surriscaldatore ad irraggiamento: –Costi e dimensioni ridotte a parità di assorbimento; –Miglior controllo della temperatura; Svantaggi del surriscaldatore ad irraggiamento: –A causa dell’alto flusso termico non può essere usato come surriscaldatore finale; –Deve mantenere velocità di attraversamento abbastanza elevate per evitare aumenti eccessivi della temperatura di parete; Combinazione di serie di elementi ad irragiamento ed a convezione per avere un assorbimento al kg di vapore costante al variare del carico

16 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore ad irragiamento – economizzatore A valle vaporizzatore e surriscaldatori i gas combusti sono ancora molto caldi; L’economizzatore recupera questo calore fornendolo all’cqua di alimento;  T gas combusti =20°C  =1%; Per gli impianti: –Di grande dimensione (con preriscaldatore): all’uscita T g ci =300-350°C, T acqua =200-250°C, all’ingresso T acqua =100°C  nessun pericolo corrosioni S0 3 ; –Di piccole dimensioni (senza preriscaldatore): le temperature sono più basse  per evitare il pericolo corrosioni S0 3 bisogna utilizzare tubi in ghisa.

17 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Generatori di vapore ad irraggiamento (circol. forzata)

18 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Condensatori

19 “Modellistica dei sistemi energetici”, LS Ingegneria informatica e dell’automazione, a.a. 2009-2010 Prof. P. R. Spina Schema di un condensatore