Cómo calcular los flujos de calderas de vapor

Escrito por Pauline Gill ; última actualización: February 01, 2018

Esta caldera industrial sirve a muchos usuarios con vapor a presión y saturado.

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Las calderas de vapor modernas crean energía utilizada fácilmente para la calefacción, el procesamiento y la generación de energía de muchas aplicaciones. Pueden obtener su energía de entrada de muchos tipos de combustibles: electricidad, cogeneración, luz solar, nuclear y el calor residual de otros procesos. Aprende a calcular el flujo de vapor de la caldera desde cualquiera de los parámetros que la rodean, incluyendo la potencia de la caldera, los kilowatts, las tasas de flujo de combustible, el flujo de agua de alimentación, el flujo de aire de combustión, o los datos de uso del vapor proporcionan una imagen completa del rendimiento de la caldera.

Las plantas modernas de proceso utilizan vapor para la calefacción y la cocina.

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Utiliza la potencia de la caldera para calcular el flujo de vapor. Esta potencia no está relacionada con la potencia mecánica. Es una calificación industrial de la caldera que predica la cantidad de vapor saturado que una caldera generará a partir de agua a 212 grados Fahrenheit y 0 libras por pulgada cuadrada (psig significa presión atmosférica) y terminando con vapor a 212 F y 0 psig. Por ejemplo, si una caldera es calificada en 50 bhp, entonces producirá 50 bhp x 34,5 libras por hora (lb/h) = 1.725 lb/hr de vapor de agua bajo estas condiciones.

Las plantas modernas de alimentación tienen enormes calderas para alimentar los generadores de turbina.

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Utiliza la tasa de entrada de calor btu/hr (unidades térmicas británicas por hora) para calcular el flujo de vapor de la caldera. Ésta necesita 970,28 btu/hr para producir 1 libra de vapor de agua en las condiciones anteriores. Si se aplican 50 millones de btu/hr a la caldera, divide por 970,28 btu/lb para producir 51.531 lb/hr de flujo de vapor. Esto es un promedio de la caldera industrial.

Calcula el flujo de vapor de la caldera con un kilowatt hora (kWh) conocido utilizando en una caldera de calefacción eléctrica. Si 1 kWh puede producir 3.517 libras de vapor sobre las condiciones de cero-psig y 212 deg-F, entonces 1.000 kWh producirán 3.517 lb/hr de vapor.

Calcula la velocidad de flujo de vapor de una caldera basado en la quema de 20 galones/hora de aceite combustible No. 6, suponiendo una eficiencia normal del 85% de combustión de la caldera. La tasa de conversión btu/galón aceptada para aceite combustible No. 6 es de 150.000 btu/ gal. Una caldera de combustión de 20 galones por hora produciría [(150.000 btu/gal x 20 gal/hr) / 970,28 btu/ lb] x 0,85 (eficiencia) para un total de 2.628,1 lb/hr de vapor.

Calcula la masa de aire de combustión necesaria para quemar los 20 galones de aceite de combustible No. 6. Dado que la relación estequiométrica de aire-combustible es de 14,4 libras de aire por libra de combustible, el quemador de la caldera requiere 20 galones x 7,95 lb/galón de aceite de combustible No. 6, o 2.289 libras de aire para quemar el aceite. Esto a su vez dará como resultado un flujo total de 2.628,1 lb/hr de vapor. Por lo tanto, conoce la cantidad de flujo de aire de combustión durante una hora para una caldera dada, puedes calcular resguardos para computar el flujo de vapor. Esto significa que la caldera produce alrededor de 2.628,1 lb/hr/2.289 lb/hr de aire de combustión consumido, o alrededor de 1,15 libras de vapor por cada libra de aire.

Consejos

El cálculo de flujo de vapor utilizando diferentes parámetros indica al operador la historia completa acerca de su caldera. Hay grandes calderas que queman varios combustibles diferentes al mismo tiempo donde el flujo de aire de combustión puede ser utilizado para inferir un flujo de vapor. Lo interesante de las calderas es que una vez que la relación entre la masa de aire y la masa de vapor se hayan determinado para una caldera dada, todos los combustibles basados en carbono requerirán casi la misma cantidad de aire para producir una libra de vapor de agua, ya sean de madera, carbón, petróleo o gas natural. Este fenómeno hace que sea fácil de calcular la tasa total de flujo de aire de producción de vapor cuando se está utilizando una combinación de los combustibles a la vez.