Dessuperaquecedor: 17 fatos importantes que você deve saber

by

ÍNDICE

DEFINIÇÃO DESUPERHEATER

O dessuperaquecedor é usado para realizar o processo de dessuperaquecimento, que visa reduzir a temperatura do superaquecimento e trazer de volta o vapor a um estado saturado. Um dessuperaquecedor desempenha o papel contrário ao de um superaquecedor. Na maioria dos dessuperaquecedores, a temperatura do fluido de saída está dentro de 3 graus da temperatura de saturação. Também há casos em que a temperatura de descarga é superior a 3 graus da temperatura de saturação.

Dessuperaquecedor
Superaquecedor em Configurações Industriais (Crédito da imagem: Sistemas Komax)

Em usinas de geração de energia, o papel do superaquecimento é significativo e, portanto, superaquecedores são altamente recomendados. Quando a temperatura do vapor é superior à temperatura de saturação, o estado do vapor é denominado superaquecido. Nesse estado, o líquido e o vapor não estão em equilíbrio e podem ser analisados ​​nos gráficos de equilíbrio.

O vapor superaquecido é preferido durante a transferência de calor de uma fonte para outra porque atua como um isolante, enquanto o vapor saturado é necessário para os processos de transferência de calor. Nos processos de geração de energia, há uma necessidade de isolamento térmico e transferência de calor, e isso é realizado respectivamente usando procedimentos de superaquecimento e dessuperaquecimento usando superaquecedores e dessuperaquecedores.

A temperatura do vapor superaquecido é reduzida usando um trocador de calor que usa um refrigerante para baixar a temperatura do vapor superaquecido e é denominado como um dessuperaquecedor. Na maioria dos dessuperaquecedores, o fluido usado para baixar a temperatura do vapor superaquecido é o mesmo do vapor. Água é o fluido usado como refrigerante no caso de vapor superaquecido.

TIPOS DE DESUPERHEATER

Os superaquecedores são principalmente de dois tipos, ou seja, um superaquecedor do tipo de contato direto e um superaquecedor de contato indireto, que são explicados em detalhes abaixo:

1. Superaquecedor de contato indireto: Nesse tipo de dessuperaquecedor, o refrigerante não entra em contato direto com o vapor superaquecido. Aqui, o refrigerante empregado será um líquido ou um gás que pode fluir por um lado do trocador de calor enquanto os vapores superaquecidos passam pelo outro lado. O calor do vapor superaquecido passa para o refrigerante por meio do trocador de calor.   

Um exemplo desse tipo de processo é a troca de calor entre o ar que é usado como refrigerante e o fluido quente que passa pelas bobinas onde o ar não entra em contato direto com o fluido superaquecido, mas o calor é transferido do fluido ao ar por contato indireto ou modo de convecção de troca de calor.

Nestes tipos de dessuperaquecedores, a vazão do refrigerante ou a pressão de entrada do vapor superaquecido podem ser usados ​​para controlar a temperatura do vapor dessuperaquecido. Não é possível controlar o fluxo de vapor superaquecido nesses tipos de processos.

2. Direto contato dessuperaquecedor: Nesse tipo de superaquecedor, o vapor superaquecido entra em contato direto com o refrigerante. Normalmente, o refrigerante que é usado para baixar a temperatura do vapor superaquecido é a forma líquida do vapor. A água é usada na maioria dos casos como refrigerante líquido para vapor superaquecido.

Em um superaquecedor direto, uma quantidade medida de refrigerante é adicionada ao superaquecedor utilizando o processo de mistura em que o refrigerante se mistura com o vapor. Depois de passar pelo dessuperaquecedor, o refrigerante sai ou evapora da mistura, absorvendo o calor do vapor superaquecido. Desta forma, a temperatura do vapor superaquecido é reduzida.

A quantidade de refrigerante a ser adicionada ao processo é calculada em função da temperatura do vapor que sai do dessuperaquecedor. A temperatura do vapor do dessuperaquecedor seria definida acima de 3 graus da temperatura de saturação. É essencial, nesses casos, manter constante a pressão do vapor superaquecido.

DESUPERHEATER PIPING DIAGRAM | TUBULAÇÃO DESUPERHEATER

Os meandros dos dessuperaquecedores e as indústrias que se beneficiam 1024x681 1
Tubulação do dessobreaquecedor (Crédito da imagem: Sistemas Komax)

A tubulação do dessuperaquecedor é complexa. Durante a instalação de uma tubulação de dessuperaquecedor, as seguintes medidas de precaução devem ser seguidas

  • Quando o mesmo cabeçalho der origem a duas ou mais válvulas de controle, deve-se garantir que não haja instabilidade no influxo devido a mudanças de pressão.
  • O tubo instalado a montante da válvula de controle deve ser reto e ter um comprimento 6 vezes maior que o diâmetro de entrada do corpo do tubo.
  • A jusante da válvula, sugere-se não aumentar o alinhamento da tubulação para evitar a coleta de condensados.
  • Além disso, também é recomendado proteger a sonda de temperatura com isolamento onde foles ou válvulas estiverem presentes.

BOBINAS DE SUPERAQUECEDOR

As bobinas do superaquecedor, especialmente do tipo pack less, têm um design tubo a tubo. Nesse tipo de projeto, a água flui através do tubo interno que possui uma parede dupla e o refrigerante flui através do anel entre as paredes tubo a tubo. A estrutura convoluta do tubo interno promove transferência de calor aprimorada por unidade de comprimento e área de unidade. Além disso, as convoluções que são oferecidas pelas bobinas promovem turbulência que também contribui para o aumento da eficiência térmica. A taxa de transferência de calor é aumentada com água e refrigerante em um arranjo de contrafluxo.

TANQUE DE TAMPÃO DE SUPERAQUECEDOR

Em apartamentos residenciais ou casas, um tanque de buffer do dessuperaquecedor é um tanque no qual a água da tubulação flui para dentro do aquecedor de água. A água é pré-aquecida pelo dessuperaquecedor conectado ao tanque buffer antes de ser enviada ao aquecedor de água. Reduzindo assim a carga do aquecedor de água.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO DESUPERHEATER

O dessobreaquecedor ou dessobreaquecedor a vapor funciona segundo o princípio do resfriamento evaporativo, em que a água líquida que é pulverizada nos vapores superaquecidos resulta em seu resfriamento. Por outro lado, o calor absorvido pelo refrigerante líquido auxilia no processo de evaporação. O calor é obtido a partir do vapor superaquecido via transferência de calor por convecção. Como resultado desse processo, o vapor que sai do dessuperaquecedor fica com uma temperatura mais baixa.

Em uma central elétrica com dessuperaquecedor, o acúmulo de água próximo às laterais do equipamento pode ocorrer devido ao seu funcionamento contínuo. Um spray de água quente pode ser usado para remover a água acumulada. A pulverização de água quente é mantida em temperatura próxima à temperatura de saturação do vapor na saída do equipamento.

PROJETO DESUPERHEATER DE VAPOR

O projeto e o dimensionamento do superaquecedor a vapor dependem de vários requisitos, alguns sendo menos severos, enquanto outros têm um impacto maior no funcionamento adequado do dessuperaquecedor. Para garantir que o dessuperaquecedor esteja funcionando em um nível ideal, os seguintes fatores devem ser tratados com cuidado:

1. Certifique-se de que uma quantidade adequada de resfriamento esteja disponível, ou seja, ΔTvapor

2. Meça o fluxo preciso de água pulverizada que é necessária (Fspray/ Fvapor)

3. Certifique-se da estreita diferença entre a temperatura do vapor e a temperatura de saturação (Tvapor - Tsaturação)

4. Faixa fixa de taxas de fluxo de vapor superaquecido

5. Faixa fixa de taxas de fluxo de refrigerante ou spray de água

6. Cabeça de pressão do spray de refrigerante

7. Fatores que afetam a instalação do dessuperaquecedor

Esses requisitos são geralmente atendidos em aplicações como reator de reaquecimento, processo de desvio em turbinas e durante o processamento de vapor para exportação. Um modelo físico precisa estar em vigor para o processo de pulverização, evaporação e atomização de dessuperaquecimento. As regras importantes a serem seguidas para o dimensionamento e seleção do dessuperaquecedor são as seguintes:

1. Deve-se garantir que o tamanho da gota esteja dentro de 250 mícrons em todas as condições de operação.

2. A penetração das gotas de pulverização deve estar na faixa de 15 a 85 por cento do diâmetro do tubo. Isso é para evitar o choque que pode ocorrer. É o resultado da água fria atingindo a superfície de corpos ou metais ou superfícies quentes.

PROJETO DE BICO DE SPRAY DE SUPERAQUECEDOR

Um bico de spray dessuperaquecedor ajuda a controlar o superaquecimento, regulando a água de resfriamento que será borrifada através dos bicos no projeto. Geralmente consiste em uma válvula de controle de água que ajuda a atingir uma temperatura de fluxo dessuperaquecida controlada e uma queda de pressão desprezível. O Kv / VSv valor e o número de bocais que é cerca de 6 a 9 serão calculados de acordo com as condições do processo.

VÁLVULA DE CONTROLE DESUPERHEATER

O dessuperaquecedor é usado para realizar o processo de dessuperaquecimento, que visa reduzir a temperatura do superaquecimento e trazer de volta o vapor a um estado saturado. Uma válvula de controle do dessuperaquecedor ajuda a controlar a temperatura e a pressão, ajustando as aberturas da válvula dependendo da temperatura de saturação.

REFRIGERAÇÃO DE SUPERAQUECEDOR

Em um sistema de refrigeração, a energia do processo de condensação de um sistema de refrigeração é deixada para o ambiente ou descarregada em um dissipador de calor. Esta energia pode ser utilizada de forma eficaz para aquecimento de água ou aquecimento ambiente. Para recuperar o calor residual, a instalação de um dessuperaquecedor é altamente recomendada, onde a perda de resíduos pode ser minimizada.

A localização de um dessuperaquecedor em um sistema de refrigeração é entre o compressor e o condensador para aproveitar a energia do refrigerante superaquecido. Para utilizar o calor residual, um trocador de calor separado deve ser instalado onde a água pode ser aquecida usando a energia do gás superaquecido.

A diferença de temperatura entre a descarga do compressor e a temperatura de condensação do refrigerante fornecerá a quantidade disponível de superaquecimento. Caso não haja necessidade de água quente, este sistema pode ser contornado e o condensador deve ter a potência ou capacidade de condensação necessária.

Como a água é o fluido comum usado em dessuperaquecedores, há grandes chances de ocorrer incrustação porque, conforme a temperatura aumenta, é difícil dissolver calcário ou carbonato de cálcio, que é o principal componente da incrustação. A temperatura da água permitida para limitar a escala estaria na faixa de 65-700C. Além disso, o uso de água dura também aumenta as chances de escamação. Nesses casos, é recomendado o uso de fluxo co-corrente para evitar riscos de alta temperatura.

DESUPERHEATER GEOTÉRMICO | DESUPERAQUECEDOR DE FORNO A ÁGUA 

Um dessuperaquecedor, também denominado dessuperaquecedor de forno de água ou dessuperaquecedor geotérmico, ajuda a reduzir os custos de aquecimento de água e de ambiente. O excesso de calor que é absorvido durante os verões é usado para aquecer a água. Durante o inverno, o calor disponível por meio de um dessuperaquecedor tem um custo muito mais baixo do que um aquecedor de água doméstico padrão.

O calor rejeitado é aproveitado por um superaquecedor de água quente em dessuperaquecedor. É recomendável ter um tanque tampão ou um pré-tanque que ajudaria no pré-aquecimento da água.

BOMBA DESUPERHEATER

No aquecimento de água residencial ou doméstico com dessuperaquecedores, o calor durante o verão é usado para aquecer a água. É essencial ter uma bomba dessuperaquecedor que ajude no bombeamento da água para os tanques tampão antes de estar disponível para o processo de dessuperaquecimento. Durante o inverno, o calor disponível por meio de um dessuperaquecedor tem um custo muito mais baixo do que um aquecedor de água doméstico padrão.

É essencial observar se o dimensionamento da bomba é adequado para fins de aquecimento. O dessuperaquecedor usa a energia térmica que está sendo removida enquanto seu objetivo principal é resfriar o ambiente.

CUSTO DO DESUPERAQUECEDOR

O custo do dessuperaquecedor que pode ser instalado para fins residenciais é muito acessível e custa cerca de $ 1350 aproximadamente. Para a instalação de um dessuperaquecedor é imprescindível dispor de uma bomba de calor que está incluída no custo total mencionado. UMA bomba de calor com um coeficiente de desempenho de valor 4 ajudaria na economia de 75% o que é um ótimo investimento quando se trata de aquecedor de água residencial ou doméstico.

DESUPERHEATER E ATTEMPERADOR

Um dessuperaquecedor é usado para remover o calor que está presente no superaquecimento, reduzindo assim a temperatura do superaquecimento próxima à temperatura de saturação ou abaixo. Um tentador é usado para regular a temperatura do vapor da caldeira. Um dessuperaquecedor está normalmente localizado a jusante da caldeira, onde o vapor saturado seria útil. Enquanto um atuador é alocado próximo à caldeira onde altas temperaturas podem ter um impacto nas paredes ou superfícies que, por sua vez, teriam um impacto na operação do processo.

DESUPERAQUECEDOR VENTURI | DESUPERAQUECEDOR TIPO VENTURI

Os dessuperaquecedores Venturi ou dessuperaquecedores anuais ajudam a reduzir a temperatura do vapor superaquecido, colocando-o em contato direto com a água. Aqui ocorre o resfriamento evaporativo. Eles podem ser usados ​​em diferentes condições ambientais e podem ser instalados verticalmente ou horizontalmente. Quando eles são instalados verticalmente, há um aumento substancial na taxa de rotação.

Esses tipos de superaquecedores evitam o acúmulo de água, que não é vaporizada, o que é uma grande desvantagem na maioria dos dessuperaquecedores. Aqui, as gotas de água que não conseguem vaporizar serão enviadas de volta para a região de alta temperatura, onde serão totalmente vaporizadas.

A vantagem de usar o dessuperaquecedor Venturi é que eles podem ser instalados na vertical ou na horizontal. Além disso, são construídos com materiais pesados ​​e não possuem peças móveis que possam interferir no seu funcionamento adequado. Geralmente são utilizados no controle de temperaturas de fluidos que são enviados ao evaporador ou utilizados em trocadores de calor principalmente na entrada para reduzir as dimensões e o custo.

DESUPERAQUECEDOR DE GNL

Em um sistema de refrigeração de propano, a água é usada para condensar o propano após o estágio de compressão. Recomenda-se a utilização de dois dessuperaquecedores de propano que funcionam com o mesmo princípio de reduzir a temperatura do vapor superaquecido. Esse sistema também deve ser equipado com 6 condensadores de propano em orientação paralela. Trocadores de calor de casco e tubo são geralmente usados ​​neste tipo de sistema.

PERGUNTAS MAIS FREQÜENTES DA ENTREVISTA E RESPOSTAS

1. Como funciona um dessuperaquecedor em uma caldeira? | Função de dessuperaquecedor em uma caldeira

Dessuperaquecedores são usados ​​em caldeiras para reduzir a temperatura do vapor superaquecido que é produzido no superaquecedor para geração de eletricidade. O dessuperaquecedor ajuda a diminuir a alta temperatura do vapor para baixas temperaturas que ajudarão a realizar com segurança a outra operação do processo. A temperatura do vapor superaquecido é controlada colocando o vapor em contato direto ou indireto com um refrigerante. A água injetada pode então evaporar.

As duas principais razões para diminuir a temperatura do vapor são as seguintes:

1. O equipamento a jusante é projetado para lidar com temperaturas mais baixas, portanto, é essencial diminuir a temperatura do vapor.

2. Garantir que uma temperatura controlada seja mantida para processos que requerem uma temperatura específica.

2. Por que um dessuperaquecedor de vapor instalado após uma turbina e qual é a função de um condensador de superfície instalado depois dele?

Um dessuperaquecedor a vapor é usado para diminuir a temperatura de superaquecimento, colocando o superaquecimento em contato direto ou indireto com um refrigerante.

O vapor superaquecido perde parte de seu calor na turbina, embora não todo. O restante superaquecimento que, quando exposto a uma pressão mais baixa, resulta em gotículas de água aprisionadas em vapor, o que causa golpe de aríete e outras condições.

O trabalho é realizado utilizando o condensador de superfície que remove todo o vapor do ponto de entrada e abaixo da saturação para que o vapor condensado possa ser utilizado para outros fins que incluem a reciclagem para a caldeira ou outros processos de extração de carga.

3. Como o dessuperaquecimento do vapor em superaquecedores e reaquecedores em uma usina a vapor é considerado uma perda de ineficiência?

Em um dessuperaquecedor, o calor do vapor não é aproveitado e contribui como calor residual que precisa ser recuperado por meio de sistemas integrados. Além disso, a temperatura do vapor na saída do dessuperaquecedor é mais baixa do que antes. Conseqüentemente, isso resulta em uma perda de eficiência.

Para sistemas com reaquecimento, o calor obtido do carvão ou de qualquer outro combustível é sempre menor que o calor disponível para o vapor. Um reaquecedor nunca pode atingir 100% de eficiência. Como resultado, a eficiência disponível será multiplicada pela eficiência real e isso reduzirá o valor da eficiência.

4. Quanta água é necessária para dessuperaquecer o vapor?

A quantidade de água necessária em um dessuperaquecedor depende da quantidade de superaquecimento ou dos graus de temperatura que precisam ser reduzidos e depende da pressão do coletor de vapor. Ela pode ser calculada usando um equilíbrio de entalpia em que a soma da entalpia do vapor e da água é igual ao calor que está presente no fluxo de saída. Para realizar este cálculo, um gráfico de vapor seria útil.

Como a capacidade calorífica do vapor e da calor da vaporização é observado como sendo 0.5 BTU/lbf e 1000 BTU/lbf respectivamente, a quantidade de água necessária para o dessuperaquecimento seria menor do que a quantidade que se poderia imaginar. A água usada para dessuperaquecimento deve ser desmineralizada para evitar acúmulo de sólidos no dessuperaquecedor.

Em suma, a quantidade de água necessária para o dessuperaquecimento do vapor superaquecido depende da temperatura do vapor e dos graus de temperatura a serem reduzidos.

5. Como funciona um sistema de superaquecimento com redução de pressão em uma usina termelétrica?

Em um sistema de dessuperaquecimento com redução de pressão, também conhecido como sistema PRDS, a qualidade de vapor necessária de quantidade, temperatura e pressão específicas é liberada. O vapor usado neste sistema é vapor fresco ou vapor que é purgado. Este processo é realizado com água de experimentação obtida a partir da água condensada. Os dois fluidos são misturados em medidas controladas para obter o vapor em pressão e temperatura específicas.

6. O que evita que um superaquecedor seja danificado pelo calor antes que uma caldeira produza vapor?

A razão pela qual o superaquecedor não é afetado pelo calor é que o vapor que flui através do superaquecedor resfria as superfícies de metal e outras partes, reduzindo assim os danos ao superaquecedor.

7. Qual é a velocidade máxima da água através do bico de pulverização do dessuperaquecedor?

A velocidade máxima da água através do bico é de cerca de 46 a 76 metros por segundo. Observa-se que a turbulência é baixa quando a velocidade mínima da água é baixa, de modo que gotículas de água ficam suspensas do vapor e caem.

8. Balanço de energia do dessobreaquecedor

Ela pode ser calculada usando um equilíbrio de entalpia em que a soma da entalpia do vapor e da água é igual ao calor que está presente no fluxo de saída. Para realizar este cálculo, um gráfico de vapor seria útil.

Hvapor + Hágua = Qsair do riacho

9. Qual é a utilidade de um dessuperaquecedor em um superaquecedor?

Dessuperaquecedores são usados ​​em caldeiras para reduzir a temperatura do vapor superaquecido que é produzido no superaquecedor para geração de eletricidade. O dessuperaquecedor ajuda a baixar a alta temperatura do vapor para baixas temperaturas que ajudarão a realizar com segurança a outra operação do processo.

10. Desligue o dessuperaquecedor no inverno

Recomenda-se desligar o dessuperaquecedor durante o inverno, pois há chances de absorver calor da tubulação de água quente, reduzindo assim a eficiência do sistema de aquecimento da casa durante o inverno.

Para ter uma melhor compreensão dos dessobreaquecedores, é recomendável continuar a ler Sup.aquecedores