Gerador de vapor

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  • Publicado : 24 de maio de 2012
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1- INTRODUÇÃO

As primeiras aplicações práticas de vapor ou de caráter industrial surgiram por volta do século XVII. O inglês Thomas Savery patenteou em 1698 um sistema de bombeamento de água utilizando vapor como força motriz. Em 1711, Newcomen desenvolveu outro equipamento com a mesma finalidade, aproveitando idéias de Denis Papin, um inventor francês. A caldeira de Newcomen era apenas umreservatório esférico, com aquecimento direto no fundo também conhecida como caldeira de Haycock (BIZZO, 2003).
James Watt modificou um pouco o formato em 1769, desenhando a caldeira Vagão, a precursora das caldeiras utilizadas em locomotivas a vapor. Apesar do grande desenvolvimento que Watt trouxe a utilização do vapor como força motriz, não acrescentou muito ao projeto de caldeiras. Todos estesmodelos provocaram desastrosas explosões, devido à utilização de fogo direto e ao grande acúmulo de vapor no recipiente. A ruptura do vaso causava grande liberação de energia na forma de expansão do vapor contido (BIZZO, 2003).
Nos finais do século XVIII e início do século XIX houve os primeiros desenvolvimentos da caldeira com tubos de água. O modelo de John Stevens movimentou um barco a vapor no RioHudson. Stephen Wilcox, em 1856, projetou um gerador de vapor com tubos inclinados, e da associação com George Babcock tais caldeiras passaram a ser produzidas, com grande sucesso comercial (BIZZO, 2003).
Em 1880, Alan Stirling desenvolveu uma caldeira de tubos curvados, cuja concepção básica é ainda hoje utilizada nas grandes caldeiras de tubos de água (BIZZO, 2003).
Nesta época, tais caldeirasjá estavam sendo utilizadas para geração de energia elétrica. A partir do início deste século o desenvolvimento técnico dos geradores de vapor se deu principalmente no aumento das pressões e temperaturas de trabalho, e no rendimento térmico, com utilização dos mais diversos combustíveis (BIZZO, 2003).
O vapor de água não é único que pode ser utilizado como fluido de trabalho, também podem serutilizados óleos minerais ou produtos organosintéticos. Entretanto a preferência pelo vapor como fluido de trabalho se justifica pelo fato de possuir um alto calor específico, e uma grande disponibilidade de água no meio industrial.
Hoje o vapor é utilizado tanto para aquecimento quanto para acionamentos mecânicos. Está presente na maioria das áreas da indústria, como na indústria de alimentos,têxtil, metalúrgica, química entre outras e tem seu uso indispensável em locais onde a energia elétrica provém de termoelétricas.

Conforme a aplicação, o vapor pode ser saturado ou superaquecido. Nas indústrias é mais comum a utilização do vapor saturado com baixas pressões, já que normalmente é utilizado para aquecimento. Onde é utilizado para acionamentos mecânicos, como na geração de energia, éempregado o vapor superaquecido com altas temperaturas e pressões.
Neste projeto será dimensionado um gerador de vapor flamotubular horizontal com fornalha de parede seca que utilizará lenha de eucalipto como combustível. Deverá atender a uma demanda de 7 t/h de vapor a uma pressão de 15 bar.

2- GERADORES DE VAPOR

Gerador de vapor é um trocador de calor complexo que produz vapor de água sob pressõessuperiores a atmosférica a partir de energia térmica proveniente de um combustível e de um elemento comburente, estando constituído por diversos equipamentos integrados para permitir a obtenção do maior rendimento térmico possível (TORREIRA, 1995). O vapor produzido pode ser usado em aquecimento, acionamento de máquinas motrizes, em processos industriais, esterilização, geração de energiaelétrica, entre outras aplicações.

2.1- Generalidades

Fornecendo calor à água, ocorre a variação da entalpia e do estado físico. Quanto maior o aquecimento maior será a temperatura, consequentemente a densidade diminui. À medida que se fornece calor ao líquido, suas moléculas vão adquirindo energia até conseguirem vencer as forças que as mantém ligadas, na forma líquida. A rapidez da formação do...
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