CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA GENERATOARELOR DE ABUR

Cldarea naval este un schimbtor de cldur unde are loc nclzirea si/sau vaporizarea apei, la presiune si temperatur constant, de ctre cldura obinut prin arderea unui combustibil, prin efectul termic al curentului electric sau printr-o reacie nuclear. n serviciul marin, o larg rspndire au cptat-o urmtoarele tipuri de cldri:1 ignitubulare sau cldri cu gaze in tuburi cunoscute i sub denumirea de cldri tubulare; sunt caracterizate de faptul ca au volum mare de ap. La acest tip de cldri, gazele obinute n procesul combustiunii sunt dirijate prin interiorul tuburilor fierbtoare a cror suprafa exterioar este acoperit de ctre ap;2 acvatubulare sau cldri cu ap n tuburi cunoscute i sub denumirea de cldri tubuloase au un volum mic de ap. La acest tip de cldri, apa circul prin interiorul tuburilor fierbtoare, iar gazele arse prin exteriorul acestora. Rolul cldrilor la bordul navei este acela de a produce aburi, saturai sau supranclzii, necesari pentru satisfacerea nevoii de energie. n acest sens, sunt produi aburii necesari funcionrii mainilor principale i un plus de 12 20% pentru funcionarea mecanismelor i aparatelor auxiliare.Aburul produs la bord este consumat n :1. mainile principale de propulsie;1. mainile mecanismelor auxiliare de servitudine;1. mainile mecanismelor de punte;1. instalaiile de nclzire a ncperilor navei;1. instalaiile de stins incediu ;1. instalaia de nclzire a tancurilor de combustibil;1. instalaiile de nclzire a apei menajere i pentru buctrie, etc.La bord, aburul se obine n cele dou tipuri de cldri, construite sub forma cldrilor principale i auxiliare.Cldrile cu flacr n tuburi sunt considerate a fi cldri cu volum mare de ap. Din aceast categorie fac parte generatoarele de abur de construcie mai veche, care sunt cunoscute sub urmtoarele denumiri: 1. cldri tip locomotiv;1. cldri cu flacr direct;1. cldri cu flacr ntoars.

Cldarea ignitubulara cu flacr ntoarsProiectul original al acestor cldri a rmas neschimbat pentru o foarte lung perioad de timp. Iniial, corpul cldri a fost construit prin nituire. n epoca modern, construcia prin nituire a fost nlocuit de construcia prin sudare. Presiunea de lucru a acestui tip de cldare a crescut de la 5,5 bar n 1880, pn la valori mai mari de 21 bar n epoca modern. Constructiv, un asemenea tip de cldare este prezentat n fig. 2. Principalele componente ale cldrii cu flacr ntoars sunt: anvelopa, peretele frontal i cel dorsal, furnalele, camerele de ardere, tuburile i legturile lungi i scurte.

1 - pulverizator; 2 - tub de flacr; 3 - vatra de crmid; 4 - peretele frontal al cutiei de foc; 5 - tevi de foc; 6 - camera de fum; 7 - cosul navei; 8 - corpul cilindric al cldrii (anvelopa); 9 - cutia de foc; 10 - placa tubular; 11 - cerul focarului; 12 - surub de bronz; 13 - antretoaze; 14 - domul cldrii; 15 - orificiu de vizitare.

Descrierea principalelor elemente componente:a) Corpul cilindric (anvelopa) 8, constituie nvelisul metalic care delimiteaz lateral volumul de ap si abur al cldrii. Se construieste din oteluri calmante K5,K6,K8, L = 2500.5000 [mm], D = 2000 [mm];b) Tubul de flacr 2, are o form cilindrica ondulat dat fiind faptul c este supus la solicitri termice mari deoarece cea mai mare parte a combustibilului arde n interiorul lui, iar peretii suport presiunea apei care l nconjoar, L=1500.2600 [mm], D = 700.2000 [mm]. Grosimea peretelui tubului de flacr trebuie s fie absolut constanta. Tubul de flacr se prinde cu un capt de peretele frontal al focarului, prin nituire sau sudare, si cu un capt de peretele frontal al cutiei de foc. Tubul de flacr este splat la interior de gazele calde rezultate din arderea combustibilului, iar n exterior, pe toat suprafata sa, e udat de apa din cldare;c) Cutia de foc 9, este o camer suplimentar pentru desvrsirea procesului de ardere si n acelasi timp ea asigura schimbarea sensului de curgere a gazelor. Peretele frontal al cutiei formeaz placa tubular 10. Partea superioara a cutiei numit cerul focarului 11 e prevzut cu surubul de bronz 12 care are n interior un canal umplut cu plumb. Deoarece nivelul apei n cldare scade sub nivelul admis plumbul din canale se topeste iar aburul ptrunde n focar provocnd stingerea focului. Cutia de foc se execut dintr-un material bun conductor de cldura si rezistent la temperaturi ridicate;d) Tevile de foc 5, constituie partea principal a suprafetei de nclzire a cldrii, care permite transmiterea cldurii de la gazele calde n toat masa de ap a cldrii. Ele se prind cu un capt de placa tubular al peretelui frontal al cldrii. Intilnim tevi simple si tevi tirante. Tevile simple au rolul de a canaliza gazele de ardere spre evacuare si de a transmite cldura spre spatiul de ap al cldrii. Tevile simple reprezinta 50.70 % din totalul tevilor. Tevile tirante au n plus rolul asigurarii rigidittii dintre peretele cldrii si tevile de foc, ele avnd o grosime mai mare dect tevile simple. Dispunerea lor n placa tubular se face astfel ncit majoritate tevilor tirante s ocupe zona periferic;e) Antretoazele 13, sunt legturi scurte de rigidizare ntre peretele din spate al cutiei de foc si peretele dorsal al cldrii. Se mai utilizeaza si la prinderea cutiilor de foc ntre ele. Acestea sunt construite din bare de otel sau cupru prevzute cu filet si care prin filetare ntre doi pereti apropiati mentin distanta constanta ntre ei. Antretoazele pot fi stemuite la capete sau asigurate cu piulite si seibi. Ca si n cazul tevilor de fum n ultimul timp se folosesc tot mai des prindrea legturilor scurte prin sudare. Deseori antretoazele au canale centrale de control cu diametrul de 5 [mm] pe toat lungimea sau numai la capete. Aceste canale au rol de protectie, avertiznd la timp ruperea vreunei legturi. Astfel apa care se gseste n exterior va ptrunde n canalul central si scurgndu - se apoi afar poate fi observat de personalul de deservire;f) Camera de fum 6, are rolul de a canaliza gazele care ies din tevile de fum spre cosul cldrii. Este construit din tabl de otel cu grosimea de 3..5 [mm]. Peretii sunt fixati prin suruburi de peretele frontal pentru a se putea nltura cu usurint n vederea nlocuirii unor tevi sau a curtirii. Cantitatea de fum trebuie s protejeze partea superioara a peretelui frontal mpotriva gazelor calde deoarece n aceast zon peretele nu este rcit de ap ci numai de aer. La unele cldri n camera de fum se instaleaz un economizor. Camera de fum se continu cu cosul de fum 7 care se execut din tabl de otel cu grosimea de 5 [mm]. Cosul este executat din pereti concentrici. Prin zona central se scurg gazele evacuate de cldare iar prin zona lateral circul aerul pentru rcirea cosului.g) Vatra de crmid 3, are rolul de a proteja metalul cldrii n zona cu temperatura ridicat si n partea inferioara unde se gseste tubul de flacr si unde circulatia apei n jurul suprafetei calde este foarte lent;h) Orificiile de vizitare 15, sunt practicate n corpul cldrii cu scopul executrii unor lucrri. Au form oval cu dimensiunile de 300x400 [mm]. Se nchid cu autoclape care sunt capace de form special nchise cu ajutorul unor suruburi sau ancore;Fig. 51 - corpul n interiorul cruia se afl capacul; 2 - capac; 3 - ancore. .i) Legturile lungi 16, sunt bare de otel care au rolul de a rigidiza n interiorul corpului cldrii. De regul sunt dispuse n spatiul superior si fac legtura ntre peretii verticali ai cldrii.10. Principiul de funcionare a cldrii cu flacr ntoarsn cazul cldrilor cu flacr n tuburi suprafaa de nclzire este constituit din suprafeele tubului de flacr, a cutiei de foc i a tuburilor fierbtoare.Cldura degajat prin arderea combustibilului, n tubul de flacr i n cutia de foc, este parial transmis direct tubului de flacr, iar o alt parte este acumulat de gazele arse care ptrund n cutia de foc. Aici are loc arderea ultimelor particule de combustibil, care nu au putut s ard n furnal. n acest mod cutia de foc acumuleaz cldura att din arderea combustibilului ct i de la gazele arse aflate n interiorul su. Din cutia de foc gazele arse ptrund n evile de fum, cu care intr n contact direct i le cedeaz o mare cantitate de cldur. Cu aceast ocazie cldura este transmis apei, care nconjoar tuburile prin exterior i aceasta se nclzete n mod continuu.Prin nclzire la un moment dat, apa ajunge la temperatura de fierbere (saturaie) corespunztoare presiunii din cldare i ncepe s se vaporizeze. Vaporii de ap se acumuleaz n partea superioar a cldrii, numit - camera de aburi care este situat deasupra oglinzii de vaporizare .Cantitatea de aburi generat de cldare crete pe msur ce se continu combustia; odat cu creterea cantitii crete i volumul de abur, ntr-un spaiu rmas aproximativ constant. Atta timp ct n cldare se produc aburi, fr s se consume, pentru a avea loc n volumul camerei de aburi, acetia se comprim fcnd ca presiunea din cldare s creasc. Pe msur ce crete presiunea n cldare va crete i temperatura de fierbere a apei i cantitatea de cldur necesar vaporizrii. n acest fel la acelai consum de combustibil vom avea un proces mai redus de vaporizare. Atunci cnd presiunea aburului din cldare atinge valoarea presiunii de regim, poate fi pus n comunicaie cu consumatorii principali de abur.Dup consumarea unei cantiti oarecare de abur, presiunea din cldare scade. Pentru a menine o presiune constant, este necesar ca n cldare s se produc, n aceeai unitate de timp, o cantitate de abur egal cu cantitatea de abur livrat de ctre aceasta.Cldrile cu flacr ntoars prezint urmtoarele avantaje:1. au i menin un randament ridicat circa 65-75% chiar n condiii de variaii de regim;1. au o exploatare i ntreinere simpl;1. folosesc pentru alimentaie apa fr condiii deosebite de calitate;1. au un volum mare al camerei de abur;1. permit obinerea unui abur cu coninut redus de umiditate.Fa de cele relatate, cldrile cu flacr ntoars prezint urmtoarele dezavantaje:1. necesit timp ndelungat pentru ridicarea presiunii;1. genereaz aburi cu presiune relativ redus, circa 15-16 ;1. au un debit redus de aburi, circa 7-8 t/h;1. din cauza volumului mare de ap, prezint pericol mare de explozie;1. au o greutate mare, circa 15 kg metal la 1 kg ap etc.La navele moderne s-a renunat la folosirea acestui tip de cldare ca i cldare principal.