8/13/2019 ifag curs 1

1/21

CURSUL 1. GENERATOARE DE ABUR NAVALE

Generatorul de abur este echipamentul termic n care energia termic obinut n urmaarderii unui combustibil, sau obinut prin reacie nuclear sau prin efectul termic al curentuluielectric, este folosit pentru pr oducerea aburului, cu scopul de a fi utilizat mai departe ninstalaii energetice ca agent termic.

Pentru c, n domeniul naval, majoritatea generatoarelor de abur utilizeaz energiatermic provenit din arderea combustibililor, mai departe vor fi prezentate mai pe larg doaraceste tipuri de generatoare.

Generatorul naval de abur reprezint o main complex alctuit din: - Colectoare de abur;- Fascicule de evi (de ap sau de gaze); - Supranclzitor; - Evaporator;- Focare i tuburi de flacr; - Prenclzitoare de ap; - Prenclzitoare de aer; - Pulverizatoare i arztore de combustibil; - Armturi;

1.1. Clasificarea generatoarelor navale de abur

Generatoarele de abur utilizate la bordul navelor militare i civile se pot clasifica dupurm toarele criterii: a) Destinaia n cadrul sistemului energetic al navei: Generatoare navale de abur principale- care furnizeaz aburul necesar funcionrii mainilorde propulsie; Generatoare navale de abur auxiliare - care furnizeaz aburul necesar mainilor auxiliare de la bord (generatoare de curent electric, pompe, etc.) i n instalaiile de nclzire (acompartimentelor navei i a tancurilor de marf);

b) Sistemul de schimbare a cldurii ntre ap i gazele de ardere: - Generatoare navale de abur acvatubulare - la care apa circul prin tuburi iar gazele de ardere

prin exteriorul acestora;- Generatoare navale de abur ignitubulare - la care gazele de ardere circul prin tuburi iar apa

prin exteriorul acestora;c) Modul de circulaie a apei: - Generatoare navale de abur cu circulaie natural- fr a fi necesare alte agregate pentru

circulaia apei; - Generatoare navale de abur cu circulaie forat- apa este vehiculat prin intermediul unor

pompe de circulaie; d) Modul de circulaie al aerului i a gazelor (tirajul generatorului); - Generatoare navale de abur cu tiraj natural - la care aerul circul normal fr a fi necesar

utilizarea unor agregate suplimentare;- Generatoare navale de abur cu tiraj forat- la care aerul este introdus n focarul generatorului

prin intermediul unor ventilatoare;e) Dup numrul drumurilor de gaze: - Generatoare navale de abur cu un singur traseu (drum) de gaze;- Generatoare navale de abur cu mai multe trasee (drumuri) de gaze;

f) Dup principiul constructiv:- Generatoare navale de abur cu corp vaporizator - necesit un volum mare de ap;

8/13/2019 ifag curs 1

2/21

Cursul I - 2

- Generatoare navale de abur cu evi vaporizatoare- necesit un volum mic de ap; g) Dup temperatura aburului: - Generatoare navale de abur saturat;- Generatoare navale de abur supranclzit;

h) Dup presiunea aburului: - Generatoare navale de abur de joas presiune (p < 15 bar); - Generatoare navale de abur de medie presiune (5 bar < p < 30 bar);- Generatoare navale de abur de nalt presiune (p > 30 bar); [16]

1.2. Generatoare de abur navale acvatubulare

La generatoarele de abur navale acvatubulare, apa circul prin sistemul de evi, n timpce gazele circul prin exteriorul acestor evi.

Figura 1.1. Generator de abur naval acvatubular cu trei colectoare (cu nclinare mare a evilor)

Notaiile utilizate n figur sunt: PIA - prenclzitorul de aer; PIAA - prenclzitorul de ap; CS - colector superior;CI - colector inferior;SI - supranclzitor; TCN - eav cobortoare nenclzit;

8/13/2019 ifag curs 1

3/21

TVR - evi de vaporizare prin radiaie; FTU - fascicul de evi de urcare; FTC - fascicul de evi de coborre; FGA - focarul generatorului de abur;VGA - vatra generatorului de abur.

Generatoarele de abur navale acvatubulare pot fi cu circulaie natural sau cu circulaieforat. Cele cu circulaie natural, la rndul lor pot fi difereniate funcie de nclinarea evilor.

n figura anterioar este prezentat schema unui generator de abur cu evi cu nclinaiemare i circulaie natural a aerului. Acest generator are dou colectoare inferioare (CI) i uncolector superior (CS). Arztoarele de combustibil sunt dispuse perpendiculare pe cele treicolectoare (astfel c acestea nu apar n figur).

Sistemul fierbtor al generatorului de abur este format din cele dou fascicule de evi(FTU i FTC) ntre care este dispus un supranclzitor (SI). Fasciculul de evi cobortoarecuprinde un grup de evi nclzite prin convecie, ce alimenteaz cu ap, prin intermediulcolectoarelor de ap evile de urcare vaporizatoare ale FTU i evile vaporizatoare prin radiaie(TVR). Printr- un alt circuit FTC i FTU primesc ap i de la evile cobortoare nenclzite.Generatorul este prevzut de asemenea cu prenclzitoare att pentru apa de alimentare ct i

pentru aerul de alimentare al generatorului.n figura urmtoare este prezentat schema unui generator de abur cu evi cu nclinaie

mic i circulaie natural a aerului. Acest generator are un colector (C) i dou cameresecionale de colectare respectiv distribuie (CSC i CSD). Arztoarele de combustibil suntdispuse perpendiculare pe colector i pe camerele secionale (astfel c acestea nu apar nfigur).

Figura 1.2 . Generator de abur naval acvatubular cu un colector principal i dou camere

secionale (cu nclinare mic a evilor)

8/13/2019 ifag curs 1

4/21

Cursul I - 4

Notaiile utilizate n figur sunt: PIA - prenclzitorul de aer;C - colector;SI - supranclzitor; TCN - eav cobortoare nenclzit; FTDS - fascicul de evi aflat dup supranclzitor; FTIS - fascicul de evi aflat nainte de supranclzitor;FGA - focarul generatorului de abur;VGA - vatra generatorului de abur;CSC - camer secional colectoare; CSD - camer colectoare distribuitoare; FTI - fascicolul de evi de ntoarcere.

Sistemul fierbtor al generatorului de abur este format din cele dou fascicule de evi(FTIS i FTDS) ntre care este dispus un supranclzitor (SI) i cele dou camere decolectare/distribuie. Camera distribuitoare este alimentat cu ap din colector (C) prinintermediul evii cobortoare nenclzite (TCN). Din camera distribuitoare (CSD) apa trece prin evile de vaporizare ale celor dou sisteme de fascicule (FTIS i FTDS) spre camera decolectare (CSC), unde ajung sub form de amestec ap-vapori. Prin evile de ntoarcere (FTI)amestecul este dirijat spre colecto r unde aburul se separat de lichid i se adun n parteasuperioar a colectorului. ntre cele dou fascicule de evi este plasat supranclzitorul (SI), acrui evi sunt perpendiculare pe evile FTIS i FTDS.

Dup un alt criteriu de clasificare, generatoarele navale de abur acvatubulare se mpartn generatoare de abur acvatubulare cu trei colectoare - generatoare de form triunghiular igeneratoare de abur acvatubulare cu dou colectoare- generatoare de form cilindric. Acestea sunt prezentate n fi gurile urmtoare:

a) GAN acvatubular - triunghiular - simetric b) GAN acvatubular - triunghiular - ecranat Figura 1.3. Variante constructive de generatoare de abur navale acvatubulare triunghiulare

8/13/2019 ifag curs 1

5/21

c) GAN acvatubular - cilindric - simetric d) GAN acvatubular - cilindric ecranat

Figura 1.4. Variante constructive de generatoare de abur navale acvatubulare cilindrice

Notaiile utilizate n figur sunt: CI - colector inferior;CS - colector superior;TU - evi urctoare; TC - evi cobortoare;VGA - vatra generatorului de abur;AC - arztor de combustibil.

n figura urmtoare este prezentat un generator de abur naval acvatubular cu circulaieforat cunoscut i sub denumirea de cldarea La Mont".

La acest tip de generatoare, viteza de t recere a apei prin evi este mult mai mare dect lacele cu circulaie normal. Pentru realizarea acestui scop se utilizeaz o pomp de circulaie.

Notaiile utilizate n figura urmtoare sunt:PIA prenclzitorul de ap;T3SF treapta a treia de nclzire a sistemului fierbtor;SI supranclzitor; T2SF treapta a doua de nclzire a sistemului fierbtor; T1SF treapta nti de nclzire a sistemului fierbtor;CV colector vertical;PC pomp de circulaie; VR valvul de reinere; PA pomp de alimentare; D elemente distribuitoare;C elemente colectoare;CIA conduct de ieire a aburului; FGA focarul generatorului de abur.

8/13/2019 ifag curs 1

6/21

Cursul I - 6

Figura 1.5 . Generator de abur naval cu circulaie forat

1.3. Generatoare de abur navale ignitubulare

La generatoarele de abur navale ignitubulare, gazele rezultate n urma arderiicombustibilului circul prin sistemul de evi, n timp ce apa circul prin exteriorul acestor evi,n contactul cu ele aceasta vaporizndu-se. Acestea se mai numesc i generatoare de abur cucorp vaporizator sau cldri cu volum mare de ap.

Generatoarele de abur navale ignitubulare pot fi cu flacr direct sau cu flacrntoars. Cele mai utilizate sunt cele cu flacr ntoars datorit dimensiunilor de gabarit maimici i debitelor mari de abur.

n figura urmtoare sunt prezentate schemele GAN cu flacr ntoars i cu flacrdirect.

n ambele situaii combustibilul este introdus n tubul de flacr (TF) al generatorului prin pulverizatorul de combustibil (PC ). Gazele rezultate circul, n drumul lor spre coul deevacuare (CE) prin cutia de foc (CF) antrennd n deplasarea lor i o parte din combustibil careva continua s ard n CF i mai departe trec prin tubulatura supranclzitorului (SI). Apa dininteriorul generatorului se nclzete i la partea superioar a acestuia se formeaz aburul, carese acumuleaz n domul acumulator de abur (DAA).

8/13/2019 ifag curs 1

7/21

a) GAN ignitubular cu flacr ntoars b) GAN ignitubular cu flacr direct

Figura 1.6. Generatoare de abur navale ignitubulare

Notaiile utilizate n figurile anterioare sunt: AC - arztor de combustibil; TF - tubul de flacr; CF - cutia de foc;CE - coul de evacuare; SI - supranclzitor; DAA - domul acumulator de abur;VGA - vatra generatorului de abur;T - tirani; PT - plci tubulare;

1.4. Caldarine navale de aburLa navele la care nu este necesar abur pentru propulsie, pentru acionarea altor agregate

energetice se utilizeaz un generator de abur de dimensiuni reduse frecvent denumit caldarinnaval.

n funcie de proveniena cldurii destinate vaporizrii apei, caldarinele se mpart n: - Caldarine cu ardere proprie;- Caldarine recuperatoare de cldur.

1.4.1. Caldarine navale cu ardere proprie

Acestea au o construcie similar generatoarelor navale de abur acvatubulare cilindrice,dar sunt de dimensiuni mult mai mici. Schema unei astfel de caldarine este prezentat n figuraurmtoare.

La aceste caldarine, colectorul superior (CS) este pus n legtur cu colectorul inferior(CI) prin intermediul tuburilor de circulaie a apei (TCA). Focarul (FCA) acestui tip degenerator de abur, este plasat n interiorul colectorului inferior (CI) i este prevzut cu o vatrde crmid refractar (VCA) i un sistem de pulverizare a combustibilului (PC). Din focargazele arse trec prin tubulatura de evacuare (TE) i ies n exteriorul caldarinei. Tirajulcaldarinei este asigurat cu ajutorul unei suflante acionate de un motor electric. Pentru curareacolectorului inferior (CI) caldarina este prev zut cu o autoclav (ACL). Mantaua caldarinei(MC) este confecionat din tabl de oel cptuit cu straturi de azbest pentru a asigura o bunizolaie termic.

8/13/2019 ifag curs 1

8/21

Cursul I - 8

Figura 1.7. Caldarin cu ardere proprie Notaiile din figur au urmtoarea semnificaie:

CS - colector superior;CI - colector inferior;TCA - tubulatur de circulaie a apei; FCA - focarul caldarinei de abur;VCA - vatra caldarinei de abur;

TE - tubulatura de evacuare;ACL - autoclav; PC - pulverizatorul de combustibil;MC - mantaua caldarinei.

1.4.2. Caldarine recuperatoare

Acestea au o construcie similar generatoarelor navale de abur acvatubulare cilindricecu circulaie forat, ns folosesc pentru vaporizarea apei energia termic a gazelor de evacuarea motoarelor principale . Temperatura acestor gaze este relativ ridicat, fiind cuprins nintervalul:

- 250oC - 400

oC - la motoarele n 2 timpi;

- 400 oC - 500 oC - la motoarele n 4 timpi.Acest tip de caldarin este mult mai economic, ns funcionarea ei este posibil doar

pe timpul funcionrii motorului principal. Schema unei astfel de caldarine este prezentat nfigura urmtoare.

Vaporizatorul (VAP) este format dintr-un sistem de serpentine tubulare (ST) conectat laun capt cu tubulatura de alimentare cu ap (TAA) i la cellalt cu colectorul de abur (CA).

Serpentinele sunt montate concentric pe tubulatura de evacuare a gazelor de la motorul principal (GEM). Prin aceast tubulatur gazele ies, funcie de poziia clapetului rotitor (CR),astfel realizndu-se un dozaj o ptim al cantitii de energie termic primit de circuitul de ap.

Pentru circulaia apei n sistemul caldarinei este prevzut o pomp (PCA). Aceasta preia apa de la separatorul de abur (SA) i o transmite n serpentina caldarinei. Pe de alt parte

8/13/2019 ifag curs 1

9/21

aburul colectat din serpentin intr tot n separatorul de abur, i de aici este transmis mai departectre consumatori.

. Figura 1.8 . Caldarin recuperatoare Notaiile din figur au urmtoarea semnificaie:

VAP vaporizator;ST serpentin tubular; CR clapet rotitor;TB tubulatur de bypass; GEM galeria de evacuare a motorului;TAA tubulatura de alimentare cu ap;

PCA pompa de circulaie a apei; CA colectorul de abur;SA separatorul de abur.

1.5. Circuitul fluidelor n generatoarele cu abur navale

Dup cum s-a putut observa n paragrafele anterioare n generatoarele de abur sentlnete un circuit ap- abur i un circuit aer- gaze de evacuare.

1.5.1. Circuitul ap - abur al generatoarelor de abur navale

n componena circuitului ap- abur se disting urmtoarele suprafee de schimb decldur:

8/13/2019 ifag curs 1

10/21

Cursul I - 10

- Economizorul (E) - realizeaz creterea temperaturii apei de alimentare pn la o valoareapropiat de cea de saturaie. Aici transferul de cldur dintre ap i gaze este de tip convectiv;- Vaporizatorul (V) - asigur trecerea apei din faz lichid n cea de abur saturat. Transferul de

cldur se realizeaz preponderent prin radiaie; - Supranclzitorul (SI)- realizeaz supranclzirea aburului produs de vaporizator pn la

nivelul de temperatur dorit (temperatura de supranclzire). Transferul de cldur se realizeazconvectiv sau radiativ.n figura urmtoare este prezentat amplasarea suprafeelor de schimb de cldur

ntr- un generator de abur ce utilizeaz arderea unui combustibil ca surs de energie termic.

Figura 1.9 . Amplasarea suprafeelor de schimb de cldur

Din punct de vedere al modului n care se realizeaz circulaia agentului ap- abur ninteriorul vaporizatorului, generatoarele de abur pot fi:- Cu ci rculaie natural;

- Cu circulaie forat multipl; - Cu circulaie forat unic.

a) b) c)

Figura 1.10 .Tipuri ale circulaiei agentului ap - abur

8/13/2019 ifag curs 1

11/21

1.5.2. Circuitul aer - gaze de ardere

Se pot distinge urmtoarele cazuri: Tirajul natural - caz n care nu exist ventilatoare de aer sau de gaze de ardere. Circulaia de

face pe baza nlimii canalelor de gaze de ardere i a coului de fum, acesta asigurnd un tirajnatural. Soluia de utilizeaz la generatoarele de mic putere. Tirajul cu introducie- caz n care circuitul conine doar ventilator de introducie a aerului.

Generatoarele de acest tip lucreaz cu suprapresiune n focar, deci necesit o etanare acanalelor de gaze de ardere.Tirajul cu extracie- generatorul are doar venti lator de extracie a gazelor de ardere, iar n focar

se stabilete o depresiune. Tirajul mixt - generatorul are att ventilatoare de aer ct i pentru gazele de ardere. Este soluia

utilizat cel mai adesea la bordul navelor. n figura urmtoare este prezentat schema general a circuitului aer- gaze la un

generator cu tiraj mixt.

Figura 1.11. Circuitul aer - gaze de ardere n cazul tirajului mixt

Elementele componente ale circuitului sunt:

F - filtru de aer;VA - ventilator de aer;PA - prenclzitor de aer;SA - sistem de ardere;FO - focar;CAA - circuitul ap- abur;IFOA - instalaie de filtrare a oxizilor de azot; IFP - instalaie de filtrare a pulberilor; VG - ventilator de gaze;IFOS - instalaie de filtrare a oxizilor de sulf.

1.6. Parametri funcionali ai generatoarelor de abur navale

1.6.1. Presiuni funcionale ale generatoarelor de abur

Presiunea nominal a generatorului de abur

Reprezint presiunea de lucru maxim admisibil ce se are n vedere n faza de proiectare a generatorului de abur.

Valorile uzuale ale acestui parametru sunt: Generatoare de abur de joas presiune: pn = 1,1... 6 [bar] Generatoare de abur de medie presiune: p n =6 ... 50 [bar] Generatoare de abur de nalt presiune: pn = 50 ... 245 [bar]

8/13/2019 ifag curs 1

12/21

Cursul I - 12

Generatoare de abur supracritice: p n > 245 [bar]

Presiunea nominal de regim a generatorului de abur

Reprezint valoarea presiunii vaporilor din generatorul de abur din timpul exploatrii,care este uzual mai mic cu 5 % dect presiunea nominal.

[bar],n care p n - presiunea nominal [bar];

Presiunea de utilizare a aburului

Reprezint valoarea presiunii aburului la ieirea din supranclzitorul generatorului deabur.

n care:

pn - presiunea no minal [bar]; PSI - cderea de presiune pe supranclzitor;

1.6.2. Temperaturi funcionale ale generatoarelor de abur

Temperatura nominal a generatorului de abur

Reprezint valoarea temperaturii vaporilor supranclzii msurat dup regulatorul detemperatur sau la ieirea din supranclzitor, la debitul nominal.

Temperatura maxim admis n economizor

tmae = t sat - (20 ... 25) [C],n care t sat - temperatura de saturaie [oC];

Temperatura de saturaie a aburului

[C]n care p u - presiunea de utilizare a aburului [bar];

Temperatura de supranclzire a aburului

[C]n care t sat - temperatura de saturaie [oC];

Temperatura gazelor de evacuare ale generatorului de abur

- La utilizarea gazelor naturale: t gev = 100 ... 120 [C];- La utilizarea combustibilului marin greu cu coninut de sulfmai mic de 1%:

tgev = 120 ... 125 [C];- La utilizarea combustibilului marin greu cu coninut de sulf mai mare de 1%:

tgev = 130 ... 150 [C];

- La utilizarea crbunelui superior (antracit, huil): tgev = 120 ... 130 [C];

8/13/2019 ifag curs 1

13/21

- La utilizarea lignitului: t gev = 140... 160 [C];Pentru determinarea parametrilor: presiune, temperatur, entalpie i entropie; ai

aburului, se utilizeaz diagr ama entalpie - entropie (i - s), prezentat n figura urmtoare.

Figura 1.12. Diagrama i-s a aburului

8/13/2019 ifag curs 1

14/21

Cursul I - 14

1.6.3. Debite ale generatoarelor de abur navale

Debitul nominal al generatoarelor de abur

Reprezint debitul maxim de vapori pe care generatorul de abur trebuie s-l asigure petimpul unei exploatri permanente. Acesta se determin cu formula:

[ ] n care:Qu - cantitatea de cldur util acumulat n generatorul de abur [kW]; ix - entalpia vaporilor s aturai [kJ/kg]; iaa - entalpia apei de alimentare [kJ/kg]; [14]

Uzual acest parametru ia valori cuprinse n intervalul:

Da = 10... 1000

Debitul normal al generatoarelor de abur D nor

Reprezint aproximativ 80 % din debitul nominal al generatorului fiind corespunztorunei valori optime a randamentului generatorului.

Debitul specific al generatoarelor de abur

Reprezint raportul dintre debitul nominal al generatorului de abur i suprafaa denclzire.

[ ]

n care:Da - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];S i - suprafaa de nclzire [m2];

1.6.4. Viteze funcionale ntlnite n generatoarele de abur

Viteza de circulaie a apei prin economizor

wcae = 0,6... 1,2

Viteza d e circulaie a gazelor de ardere prin economizor

wcge = 6... 10

Viteza de calcul a aburului la ieirea din supranclzitor

n care:

Vsma - volumul specific mediu al aburului [m3

/kg];S itSI - seciunea intern total a supranclzitorului [m2];

8/13/2019 ifag curs 1

15/21

D a - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];

1.6.5. Capacitatea de vaporizare a generatorului de abur

Capacitatea de vaporizare a combustibilului utilizat

Reprezint cantitatea de abur obinut n generator prin arderea unui kilogram decombustibil.

n care:Da - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];ch - consumul orar de combustibil [kg/h].

Capacitatea de vaporizare pe abur normal

Parametrul este folosit pentru a face comparaie ntre diferitele tipuri de generatoare deabur.

n care:Da - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];in - entalpia aburului normal [kJ/kg];iaa - entalpia apei de alimentare [kJ/kg];ch - consumul orar de combustibil [kg/h].

Prin abur normal se nelege aburul obinut la presiunea de o atmosfer din apa ce a avutiniial temperatura de un grad Celsius sau aburul saturat la presiunea de un bar a crui entalpieeste:

[] 1.6.6. Consumul orar de combustibil al generatoarelor de

abur

n care:Qgev - cantitatea de cldur a gazelor de evacuare a generatorului de abur [kW];Q i - puterea calorific inferioar a combustibilului [kJ/kg].

1.6.7. Coeficientul de exces de aer al generatoarelor de abur

Indic cantitatea de aer necesar pentru a asigura arderea complet a cantitii decombustibil injectat n focarul generatorului:

n care:Lraif - cantitatea real de aer introdus n focarul generatorului [kg];

8/13/2019 ifag curs 1

16/21

Cursul I - 16

Ltan - cantitatea teoretic de aer necesar arderii complete [kg].

Valorile uzuale ale acestui parametru se ncadreaz n intervalul:

1.6.8. Tirajul generatorului de abur

Din punct de vedere fizic tirajul generatorului de abur este o for de presiune (a aeruluide alimentare), msurat n milimetri coloan de ap i definit ca fiind diferena de greutatedintre cele dou coloane de gaze ce strbat focarul generatorului de abur.

Condiia ca un generator de abur s poat funciona cu tiraj natural este exprimat prininegalitatea:

n care:hc - nlimea msurat de la baza focarului pn la marginea superioar a coului de

evacuare [m];a - greutatea specific a aerului [m3/kg];g - greutatea specific a gazelor de ardere, msurat la hc/2 [m 3/kg].

Adic, greutatea coloanei de aer trebuie s fie mai mare dect greutatea coloanei de gaze de ardere. Astfel se poate determina tirajul ca fiind:

( ) Valorile uzuale ale acestui parametru se ncadreaz n intervalul:

h = 8... 12 [mmH 20]

1.6.9. Parametrii funcionali determinai prin calcululbilanului termic al generatoarelor de abur

Pentru a putea pune n eviden pierderile de cldur i a determina randamentul unuigenerator de abur este necesar efectuarea bilanului termic. n acest scop trebuie fixat osuprafa de referin n raport cu caresunt definite fluxurile energetice componente ale acestui bilan. Pentru generatoarele de abur, drept suprafa de referin poate fi aleas suprafaaexterioar a canalelor de gaze de ardere n care sunt dispuse circuitul ap- abur i prenclzitorul deaer.

Relaia general prin care se exprim bilanul termic al unui generator de abur, este: Q iga = Q abur + Q p [kW]n care:Q iga - cantitatea de cldur intrat n generatorul de abur [kW]; Qabur - cantitatea de cldur util corespunztoare aburului produs de generator [kW];Q p - cantitatea de cldur pierdut sub diferite forme n mediul ambiant [kW];

Cantitatea de cldur intrat n generatorul de abur se determin cu relaia: Q iga = Q c + Q apa + Q inj + Q aer [kW]n care:Qc - cantitatea de cldur introdus n generatorul de abur prin arderea combustibilului

[kW];Qapa - cantitatea de cldur a apei de alimentare la intrarea n generatorul de abur [kW]; Q inj - cantitatea de cldur corespunztoare aburului injectat n generatorul de abur pentru

diverse scopuri tehnologice (de exemplu pulverizarea combustibilului lichid) [kW];

Qaer - cantitatea de cldur corespunztoare aerului de ardere [kW];

8/13/2019 ifag curs 1

17/21

La rndul ei, cantitatea de cldur corespunztoare arderii combustibilului este:

n care:ch - consumul orar de combustibil [kg/h];Q i - puterea calorific inferioar a combustibilului [kJ/kg];

Cldura util nmagazinat n abur, se determin cu relaia: n care:Pe - putere a efectiv a generatorului de abur [kW];ne - randamentul efectiv al generatorului de abur.

n cazul cel mai general, n care se utilizeaz un combustibil lichid, pierderile de cldursunt date de expresia:Q p=Q ev + Q ex + Q ai [kW]Qev - cantitatea de cldur pierdut prin gazele de evacuare [kW]; Qex - cantitatea de cldur pierdut datorit schimbului de cldur cu mediul nconjurtor

(prin convecie i prin radiaie) [kW];Qai - cantitatea de cldur pierdut datorit arderii incomplete [kW];

1.6.10. Randamentul generatoarelor de abur

Randamentul generatoarelor determinat pe cale direct

Se definete ca fiind raportul dintre cantitatea de cldur util i cantitatea de cldurconsumat de generatorul de abur.

n care:Qaa - cantitatea de cldur preluat n generator de ctre agentul ap-abur [kW];ic - entalpia specific a combustibilului de alimentare [kJ/kg]; ch - consumul orar de combustibil [kg/h];Q i - puterea calorific inferioar a combustibilului [kJ/kg]; Qaer - cantitatea de cldur corespunztoare aerului de ardere [kW];

Relaia anterioar se mai poate scrie i sub forma: ( )

n care:

iabur - entalpia specific a aburului produs de generator [kJ/kg]; iapa - entalpia specific a apei de alimentare [kJ/kg]; ch - consumul orar de combustibil [kg/h];Q i - puterea calorific inferioar a combustibilului [kJ/kg]; Da - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];

Determinarea randamentului pe cale direct, aa cum s-a prezentat anterior, se aplic lageneratoarele de abur aflate deja n faza de operare i este condiionat de msurarea cu preciziea unor mrimi (debite de ap, abur sau combustibil).

8/13/2019 ifag curs 1

18/21

Cursul I - 18

Randamentul generatoarelor determinat pe cale indirect

Datorit impreciziilor n msurare, metoda de determinare direct este nlocuit de ometod indirect ce are la baz relaia de bilan energetic a generatorului de abur (n ipoteza ncare se neglijeaz Qinj).

sau

Qd - cantitatea de cldur disponibil corespunztoare combustibilului utilizat [kW]; Qapa - cantitatea de cldur a apei dealimentare la intrarea n generatorul de abur [kW];Qabur - cantitatea de cldur util corespunztoare aburului produs de generator [kW]; qev - pierderea specific de cldur prin gazele de evacuare [%]; qai - pierderea specific de cldur datorat ar derilor incomplete [%];qex - pierderea specific de cldur datorat proceselor de schimb de cldur [%];

Pierderile specifice prezentate anterior, pot fi determinate relativ uor, existnd posibilitatea de a utiliza diagrame sau relaii constituite pe baze statistice. Spre deosebire decazul randamentului direct, randamentul indirect poate fi determinat att n faza de operare cti n cea de proiectare a generatorului de abur.

Uzual, randamentul generatoarelor de abur, indiferent de metoda de determinare sencadreaz n urmtorul interval:

1.6.11. Solicitri termice ale generatoarelor de abur

Solicitarea specific a suprafeei de nclzire a generatorului de abur

Se poate determina cu relaia:

[ ] n care:Da - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];Sv - suprafaa de nclzire vaporizatoare a generatorului de abur [m2].

Valorile uzuale ale acestui parametru sunt:- Pentru generatoare de abur acvatubulare cu circulaie natural i evi cu nclinare mic:

[] - Pentru generatoare de abur acvatubulare cu circulaie natural i evi cu nclinare mare:

[] - Pentru generatoare de abur acvatubulare cu circulaie forat:

[] - Pentru generatoare de abur ignitubulare cu flacr ntoars, care utilizeaz crbunele:

[] - Pentru generatoare de abur ignitubulare cu flacr ntoars, care utilizeaz combustibilmarin

greu:

8/13/2019 ifag curs 1

19/21

[] Solicitarea termic aparent a focarului generatorului de abur

Se poate determina cu relaia: [ ]

n care:ch - consumul orar de combustibil [kg/h];Q i - puterea calorific inferioar a combustibilului [kJ/kg]; VF - volumul focarului [m

3].Valorile uzuale ale acestui parametru sunt:

- Pentru generatoare de abur acvatubulare:

[ ] - Pentru generatoare de abur ignitubulare:

[ ] Solicitarea termic total a focarului generatorului de abur

Se poate determina cu relaia:

n care:

ch - consumul orar de combustibil [kg/h];Q i - put erea calorific inferioar a combustibilului [kJ/kg]; Qaer - cantitatea de cldur corespunztoare aerului de ardere [kW]; Qc - cantitatea de cldur introdus n generatorul de abur prin arderea combustibilului

[kW];VF - volumul focarului [m 3].

1.6.12. Parametrii de referin ai mediului ambiant

n cazul motoarelor navale presiunea mediului ambiant este presiunea atmosferic lanivelul mrii. Pentru motoarele de la bordul navelor maritime i fluviale, temperatura mediuluiambiant depinde de anoti mp, zona de navigaie, momentul zilei, condiiile de ventilaie alecompartimentului maini etc.

n tabelul urmtor sunt prezentate valorile acestor parametri.

Tabelul 3.1.Temperatura aerului Temperatura apei Presiunea aerului

I.S.O. 1986 27 oC 27 oC 1 bar (750 mmHg)I.S.O. 1992 25 oC 25 oC 1 bar (750 mmHg)R.N.R. 45 oC 32 oC 1 bar (750 mmHg)STAS 6635-82 25 oC - 1 bar (750 mmHg)

Lloyd's Register 45o

C 32o

C 1 bar (750 mmHg)Germanischer Lloyd 45 oC 32 oC 1 bar (750 mmHg)

8/13/2019 ifag curs 1

20/21

Cursul I - 20

1.7. Caracteristicile geratoarelor de abur navale

Caracteristica randamentului generatorului de abur

n figura urmtoare este prezentat variaia tipic a randamentului n funcie de sarcin pentru un generator de abur. Se poate observa c randamentul este calculat s ating valorimaxime pentru sarcini mai sczute dect cea nominal (uzual cuprins n intervalul 80%- 90%).Acest lucru ine seama de faptul c, n timpul funcionrii, debitul de abur produs de generatoreste n general mai mic dect cel nominal.

Figura 1.13. Variaia randamentului generatorului de abur, funcie de sarcina acestuia

n care:D r - debitul real de abur produs de generator n funcionare [kg/h]; Da - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];

Caracteristica energetic a generatorului de abur

Aceasta evideniaz relaia de dependen dintre consumul orar de combustibil i producia de abur a generatorului. Se observ c, la mersul n gol exist un consum orar decombustibil c h0 la o producie de abur nul. Acest consum este necesar pentru acoperirea pierderilor de cldur care nu depind de producia de abur a generatorului. Analiticcaracteristica este dat de expresia:

[ ]

8/13/2019 ifag curs 1

21/21

n care:ch0 - consumul orar de combustibil la mersul n gol al generatorului [kg/h];Da - debitul nominal al generatorului de abur [kg/h];B - coeficient a crui valoare depinde de sarcina generatorului.

Figura 1.14. Caracteristica energetic a generatoarelor de abur