Home

Progetto “Open University”

Contents

1. o vapore di rievapo razione kg condensato x Fig 3 2 Grafico per determinazione quantit vapore nascente Esempio Determinazione della percentuale di vapore di rievaporazione mediante il diagramma Pressione allo scaricatore 4barg Pressione del vapore di rievaporazione pressione nella tubazione condensato Obarg di vapore di rievaporazione 10 La quantit di vapore di rievaporazione presente nella tubazione del condensato il fattore pi importante per determinare il diametro della tubazione di scarico dello scaricatore di condensa Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 3 2 1 Dimensionamento in funzione del solo vapore di rievaporazione Per ragioni di costo i collettori principali del condensato sono di diametro pi piccolo possibile Le tubazioni sono generalmente previste per una determinata portata di acqua mentre in realt il fluido scaricato da uno scaricatore di condensa una miscela di condensa e di vapore di rievaporazione Non sempre si tiene conto come in funzione della pressione a monte dello scaricatore e della pressione nella tubazione del condensato a valle di esso il vapore di rievaporazione possa essere fino a 400 volte il volume del condensato Questo fatto ci indica chiaramente che il sistema di ritorno delle condense deve essere dimensionato in funzione del volume del vapore di rievaporazione anzich sul volume del condensato Rip
2. 4 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Ps Pressione del Sistema bar g Battente 400 mr Pm 7barg Pb 0 8barg Volume Minimo Richiesto per Ricevitore 4 8 Fig 8 3 1 Come mostrato dal diagramma di fig 8 3 1 il programma eseguir e Calcolo del carico dell impianto sotto tutte le condizioni di funzionamento e Plottaggio del grafico relativo Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Consentir all utilizzatore di verificare l effetto della variazione di ciascuna delle variabili di pro cesso questo particolarmente utile quando si vogliano valutare le influenze dei diversi para metri del processo Conferma o meno della convenienza di uso in questa applicazione del sistema automatico di drenaggio e rinvio Indicazione della capacit del collettore ricevitore specifico di questa applicazione Normalmente sufficiente la capacit della tubazione di collegamento all ingresso del gruppo automatico di drenaggio Tuttavia nel caso in cui fosse richiesta una notevole capacit superio re si pu aumentare il diametro della tubazione stessa di ingresso anzich incrementarne la lunghezza Installazione Pressione vapore 7 bar g Pressione massima vapore 4 bar g Portata massima vapore 500 kg h Gruppo automatico di drenaggio A 200mm battente minimo tra attacco di uscita ye livello di installazione Fig 8 3 2 Vantaggi Portata
3. Vediamo un esempio e Portata del condensato 2500 kg h e Pressione del fluido motore disponibile per il funzionamento della pompa vapore 6 9 bar g e Battente statico tra mandata pompa e tubazione ritorno condensato 10m innalzamento verticale e Pressione nella tubazione di ritorno del condensato 0 7 bar g escluso il battente di innalzamento e Battente statico su aspirazione pompa 0 6m e Lunghezza della tubazione di mandata pompa 150m Pressione ritorno condensa 0 7 bar g Lunghezza tubazione 150m Innalzamento 10m Battente di riempimento 0 6 m Pressione di esercizio SSA Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 30 Procediamo come segue 1 Calcoliamo la contropressione sulla mandata della pompa 10 m innalzamento x 0 1 bar m 0 7 bar pressione nella tubazione di ritorno 1 7 bar g 2 Dalla tabella seguente con 6 9 bar g di pressione di ingresso del fluido motore e 2 8 bar g di contropressione valore pi prossimo a quello del nostro caso 1 7 bar g scegliamo una pompa da 2 che d una portata di 2750 kg h Pressione Capacit kg h Contropressione di ingresso Misura pompa bar g bar g 1 1 2 3 x2 6 9 1 0 1180 2088 2996 5080 6 9 2 8 1090 1907 2750 4717 6 9 4 1 1000 1634 2633 4490 5 2 1 0 1135 1907 2996 5080 5 2 2 8 1090 1725 2633 4444 5 2 4 1 908 1544 2270 3855 3 4 0 69 1090 1816 2
4. 3 1 1 Dimensionamento delle tubazioni di adduzione dall utenza allo scaricatore di condensa Nella scelta del diametro della tubazione di scarico condensa si deve tenere presente che la quantit di condensato da scaricare non necessariamente quella corrispondente alla porta ta vapore di pieno carico dell utenza Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Infatti all avviamento dell impianto la portata del condensato potrebbe essere fino al doppio di quella corrispondente al carico di lavoro massimo dell utenza Inoltre la tubazione di collegamento utenza scaricatore spesso deve scaricare anche l aria contenuta dall utenza spinta allo scarico dal vapore in ingresso La tabella sottostante basata sull esperienza e fornisce un metodo pratico ed attendibile per il dimensionamento della tubazione i dati sono stati calcolati per una portata di vapore doppia rispetto a quella di pieno carico dell utenza con una perdita di carico per attrito di 1 4 mbar m di tubazione Sono pertanto comprese anche le portate di condensato formatesi all avviamento dell im pianto che non dovranno cos essere calcolate e considerate Diametro tubazione Portata di lavoro raccomandata kg h 15 mm 110 20 mm 250 25 mm 470 32 mm 1020 40 mm 1550 50 mm 3000 65 mm 6050 80 mm 9350 100 mm 19000 Esempio per un carico di 2000 kg h di vapore prevista una tubazione di adduz
5. 26 500 37 950 44 600 78 700 127 000 0 4 0 48 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 1 1 112 1 3 1 4 1 5 1 6 1 8 2 0 24 171 337 757 1 430 3 030 4 420 7 970 9 185 14 200 17 900 27 700 39 700 46 600 82 300 133 000 0 42 0 5 0 6 0 7 0 85 0 95 1 1 141 1 3 1 3 1 5 1 6 1 7 1 9 2 2 26 179 352 790 1 490 3 160 4 610 8 310 9 605 14 700 18 700 28 800 41 400 48 600 85 700 139 000 0 44 0 5 0 65 0 75 0 9 1 0 Lt 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 2 2 2 28 186 367 822 1 550 3 290 4 800 8 640 9 970 15 300 19 400 29 900 42 950 50 400 89 100 144 000 0 46 0 55 0 65 0 8 0 95 1 0 1 2 1 2 1 4 1 4 1 5 1 7 1 8 2 2 4 30 193 381 852 1 610 3 410 4 970 8 970 10 335 15 900 20 100 31 000 44 500 52 200 92 300 150 000 0 46 0 55 0 7 0 8 1 0 1 1 1 2 1 2 1 4 1 5 1 7 1 8 1 9 2 2 2 4 35 214 421 933 1 770 3 750 5 480 9 860 1 380 17 400 22 100 34 000 48 800 57 300 101 000 164 000 0 5 0 6 0 75 0 9 1 1 1 2 1 4 1 4 1 5 1 6 1 8 1 9 2 2 4 2 6 40 226 447 989 1 870 3 960 5 790 10 400 12 000 18 400 23 300 35 900 51 550 60 500 107 00 173 000 0 55 0 65 0 8 0 95 1 1 1 2 1 4 1 4 1 6 1 7 1 9 2 2 2 2 4 2 8 45 240 475 1 050 1 990 4 210 6 140 11 100 12 750 19 600 24 800 38 000 54 750 64 300 114 000 184 000 0 6 0 7 0 85 1 1 2 1 3 1 5 1 5 1 7 1 8 2 2 2 2 4 2 6 3 0 50 254 502 1 110 2 100 4 450 6 470 11 700 13 450 20 600 26 200 40 200 57 900 67 800 120 000 0 6 0
6. _Py lt rtt tk iiiik i IIO o Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Vantaggi e Una soluzione semplice ed a basso costo e Il calcolo di dimensionamento approssimativo tuttavia esiste un buon margine di sicurezza poich lo scaricatore a galleggiante equipaggiato con scarico automatico dell aria che assi cura un pronto intervento e possibilit di portata aggiuntiva Svantaggi e La procedura per il calcolo del dimensionamento bench non complicata eccessivamente dettagliata e L aria introdotta nello spazio vapore dai rompivuoto deve essere scaricata quando il carico aumenta oltre il punto di stallo In questo caso potrebbe essere necessaria l installazione di eliminatori d aria supplementari e L aria introdotta nello spazio vapore aumenta la probabilit di corrosione e Si hanno perdite di vapore nascente dallo sfiato del serbatoio condense allorch l impianto funzioni a pieno carico Conclusione La soluzione pu essere definita accettabile e Potendo garantire lo scarico per gravit del condensato e Quando il carico non elevato e Quando la pressione sia contenuta e Quando l utenza sia costituita da un certo numero di batterie a bassa potenzialit pressione contenuta e dislocate a breve distanza tra loro vedasi lo schema di fig 8 1 4 Il Il I Serbatoio atmosferico di raccolta condense Sistema di pompaggio _
7. Ci significa che lo scaricatore deve essere scelto in base alla pressione del Vapore Motore e non in funzione della pressione di esercizio dell impianto La portata istantanea della pompa sar significativamente alta rispetto alla portata di conden sato generata dall impianto e nel caso dell impiego di pompa scaricatore bisogna tener conto della notevole resistenza opposta dall orifizio dello scaricatore stesso e Poich lo scarico della condensa ciclico bisogna prevedere un collettore con funzione di polmone nel quale si possa raccogliere la condensa generata durante il ciclo premente di scarico della pompa In ogni caso la condizione peggiore quella di stallo Determinazione del punto di stallo X Temperatura di saturazione a 0 8 bar g Tb 117 C Ts 152 C T2 30 C Tb 117 C Il punto di stallo come mostrato precedentemente pu essere determinato sia con calcolo che per via grafica Calcolo Metodo Grafico 100 _ x 160 Ts T2 Tob T2 140 D 100 X 8 152 30 117 30 120 da 3 100 x 100 o 3 122 8 E 8 Do 71 3 g 80 60 40 20 Carico i percentuale 4 T di inizio stallo 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 O Carico percentuale Fig 8 2 1 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 47 48 Carico al punto di stallo 500 kg h x 71 3 357 kg h O
8. Scaricatori lato bassa pressione Scaricatori lato alta pressione Condensa a Rievaporatore bassa pressione Scaricatore Fig 11 1 1 La figura 11 1 1 mostra un sistema che comprende dei riscaldatori alimentati con vapore ad alta pressione Il condensato relativo al 90 dei riscaldatori viene convogliato ad un serbatoio di rievaporazione dal quale si ricupera vapore di rievaporazione a bassa pressione per alimentare il rimanente 10 dei riscaldatori Con il 10 dei riscaldatori alimentati con vapore a pi bassa pressione rispetto alle precedenti condizioni l energia termica scambiata dal sistema si riduce sia pure marginalmente Tuttavia raramente si trova un installazione che non abbia sufficiente margine sul massimo carico per non accettare questa piccola riduzione In ogni caso anche se i riscaldatori risultassero insufficienti sarebbe certamente pi vantaggioso installare un ulteriore riscaldatore in modo da poter beneficiare del vapore di rievaporazione piuttosto che perderne i risultati Vi sono applicazioni in cui l uso del vapore di rievaporazione richiede pi di un riscaldatore ma meno di due In questo caso meglio installare due riscaldatori piuttosto che scaricare in atmosfera l eccesso di vapore di rievaporazione Due riscaldatori in parallelo generalmente riducono la pressione del vapore di rievaporazione a Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l valori eccessivam
9. 4 00 H 600 5000 4 4000 3000 iS 2000 SE 14 1000 800 600 A 500 400 HH 300 200 Portata condense kg h 100 0 1 0 2 0 3 0 5 0 81 1 52 3 5 81014 Pressione differenziale bar Fig 8 4 1 Dal diagramma di fig 8 4 1 riferentesi agli scaricatori a galleggiante per media pressione rilevia mo che uno scaricatore tipo FT14HC 10 da 40 mm quello adatto alla nostra applicazione WTTreeeE __ _ Tr ereor_eerQoreccE ad Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Scelta della pompa Pressione vapore motore 7barg Contropressione vedasi il calcolo precedente 8m Condensa da pompare portata condensato di stallo 357 kg h a E E E JE E E ba Innalzamento 8 m E E E 11 ba E E E E E E E 10 e H 9 Diagramma di portata per la pompa MFP14 DN 25 La pompa alle condizioni previste per l applicazione ha una capacit di circa 1200 kg h ed sufficientemente abbondante per la portata richiesta di 357 kg h 0 500 1000 1300 Capacit pompa DN25 Portata kg h Fig 8 4 2 Installazione 52 Pressione massima Pressione vapore 7 bar g dl vapore 4 bar g Portata massima vapore 500 kg h Elimina
10. 75 0 9 1 1 3 1 4 1 6 1 6 1 8 1 9 2 2 2 3 2 4 2 8 55 267 527 1 170 2 210 4 680 6810 12 300 14 150 21 700 27 600 42 200 60 650 71200 126 000 0 65 0 75 0 95 141 1 3 1 5 A 1 7 1 9 2 0 2 2 2 4 2 6 3 0 60 280 552 1 230 2 310 4 900 7 120 12 800 14 750 22 700 28 900 44 200 63 450 74 500 132 000 0 70 0 80 1 0 1 2 1 4 1 5 1 8 1 8 2 0 2 2 2 4 2 5 2 6 3 0 Per una tabella completa riferirsi alla specifica tecnica TI P136 05B Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 31 32 Usando la tabella delle perdite di carico nelle tubazioni e considerando una portata di 12000 kg h ricaveremo che e si potr scegliere una tubazione avente diametro di 54 mm ed una perdita di carico di 4 mbar m in corrispondenza di una portata di circa 12000 kg h e il diametro di 51 mm darebbe una perdita di carico superiore alla prevalenza disponibile A questo punto consigliabile effettuare un controllo della velocit del condensato La velocit del condensato nella tubazione sar calcolata per verificare che non si raggiungano valori sconsigliati o pericolosi per l impianto Non vi sono regole precise riguardo le massime velocit ammissibili nelle tubazioni ma l esperienza insegna che se esse sono mantenute entro i valori di seguito tabulati si potranno evitare i problemi relativi ai colpi d ariete le rumorosit e l erosione Velocit massime raccomandate in funzione de
11. A volume secondario costante variando la temperatura di uscita oppure qualsiasi combina zione delle 3 condizioni La soluzione di queste situazioni matematicamente molto complessa e non verr discussa in dettaglio ma il concetto rimane sostanzialmente invariato E sufficiente affermare che il semplice diagramma di stallo costruito precedentemente pur non coprendo per intero la casistica di tutte le situazioni d con buona approssimazione un indica zione se si verificheranno ed a quale carico le condizioni di stallo Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 39 40 Occorrendo un analisi pi accurata della situazione si pu ricorrere ad un apposito file Excel previsto nei programmi computerizzati della Spirax Sarco Questo programma usa un modello matematico basato su una pi precisa equazione per la trasmissione di energia termica e sul l impiego della differenza di temperatura media logaritmica ATiog Q U x A x ATiog Il file comprende tutte le situazioni viste precedentemente La tabella sottoriportata un listato che mostra le variabili comuni utilizzate nel foglio elettronico Tutti i valori sono in C e temperature di saturazione relative alla contropressione si possono ricavare dalle Tavole del Vapore ad esempio ad una contropressione di 2 0 bar g corrisponde una temperatura di 133 5 C Temperatura Temperatura Temperatura vapore in ingresso in uscita a al mas
12. condensa Oltre a possedere una determinata energia termica la condensa acqua distillata cio ideale per l uso quale acqua di alimento di una caldaia Pertanto in un impianto efficiente si ricuperer se economicamente conveniente tutto il con densato disponibile da inviare al degasatore od al serbatoio di alimento della caldaia oppure da usare nel processo Il condensato viene ricuperato tramite scaricatori di condensa cio scaricato da un sistema con una determinata pressione ad un sistema a pressione inferiore rispetto al precedente A causa della differenza di pressione parte del condensato rievapora questo vapore viene denominato vapore di rievaporazione La frazione di rievaporazione della condensa dipen de dalla differenza di pressione tra il vapore e la linea di ritorno condense ma generalmente si pu considerare un 10 15 del peso del condensato 100 condense scaricate 100 energia scaricata 15 50 energia nel vapore 979 PSSO Vapore di rievaporazione di rievaporazione 85 peso condense 50 energia nelle condense Fig 1 1 Fig 1 2 Dalla rappresentazione grafica si rileva che circa met dell energia del condensato cio il 12 5 dell energia fornita viene trasferita al vapore di rievaporazione Quindi il ricupero dell entalpia del vapore di rievaporazione costituisce una parte essenziale dell efficienza del sistema Con la denominazione Ricupero e utilizzo del condensato di que
13. contenere pi energia od essere ad una temperatura maggiore di quella indicata Se ad 1 kg di acqua satura a 0 bar viene aggiunta una energia di 721 4 419 0 302 4 kJ il risultato che parte dell acqua evaporer Lentalpia di evaporazione a O bar g di 2257 kJ kg per cui l apporto di 302 4 kJ genera 302 4 2257 kg di vapore Allo stesso modo quando 1 kg di condensato entalpia 721 4 kJ venga immesso nella linea di ritorno alla pressione di O bar g si determina un eccedenza di 302 4 kJ sull entalpia dell acqua satura e questa esuberanza di energia termica genera vapore di rievaporazione nel rapporto 302 4 2257 kg di rievaporato per ogni kg di condensata scaricata Pertanto Entalpia dell acqua satura a 7 bar 721 4 kJ kg Entalpia dell acqua satura a O bar 419 kJ kg Eccedenza di entalpia 302 4 kJ kg Entalpia di evaporazione a O bar 2257 kJ kg Proporzione di vapore di rievaporazione 302 4 2257 0 134 kg rievaporato kg di condensa Controllare i dati di cui sopra con il diagramma di pag 12 Se I utenza utilizza vapore per 250 kg h di condensato la quantit di vapore di rievaporazione generato dalla condensa a 0 bar g sar 0 134 x 250 33 5 kg h 10 2 Condensato sottoraffreddato e ricupero pressurizzato Si tenga presente che se lo scaricatore di condensa del tipo termostatico cio trattiene il con densato fino a che si sia raffreddato di un tot al di sotto delle temperatura di saturazi
14. occasionali e localizzate La caduta di pressione dovuta all attrito dovuta principalmente alla velocit del fluido nella tuba zione Semplificando si pu dire che la perdita di carico per attrito aumenta con un fattore propor zionale al quadrato della velocit Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Portate di acqua kg h nelle tubazioni e perdite di carico per attrito Perdita di carico Diametro tubazione mm Palm mbarm 15 20 25 32 40 50 65 80 100 100 10 180 418 785 1701 2590 10115 15649 31879 114 114 194 450 845 1832 2790 5366 10841 16828 34247 18 118 198 457 857 1890 2830 5443 11022 17055 34746 Esempio Sia una tubazione di mandata acqua di 50 mm di diametro lunghezza 150 m portata 5000 kg h Quale sar la sua perdita di carico per attrito Lunghezza totale equivalente le 150 m 10 165m dalla tabella soprariportata una portata di 4990 kg h di acqua in una tubazione da 50 mm comporta una perdita di carico per attrito di 1 00 mbar m La portata in questione leggermente superiore a quella tabulata e sebbe ne si possa calcolare in modo abbastanza preciso per interpolazione assumeremo una perdita di carico di 1 05 mbar m La perdita di carico sar quindi 165 m x 1 05 mbar m 173 25 mbar cio 0 17325 bar La pressione idrostatica equivalente sar se con
15. pressione del vapore sia sufficiente a vincere la contropressione sullo scaricatore Per evitare inconveniente si impiega generalmente uno scaricatore di tipo termostatico che scarica all atmosfera od in fogna le condense fredde a bassa pressione e chiude allorch si abbia condensato caldo a pressione normalizzata Si veda la figura sottostante Condense Tasca di raccolta condense Scaricatore Scaricatore a dilatazione liquida Scarico in fogna Fig 7 F preferibile che la tubazione a valle dello scaricatore si colleghi alla tubazione principale di ritorno condensato con un attacco a T posto nella parte alta come mostrato in figura Questa disposizione favorisce lo scarico perch nonostante il tubo in risalita sia pieno di condensato all avviamento dell impiano esso conterr anche una buona porzione di vapore di rievaporazione non appena si arriva a scaricare condensa ad alta temperatura Avendo una miscela meno pesante dell acqua si avr una riduzione della contropressione e minor probabilit di colpi d ariete e rumorosit 7 1 Utenze con controllo di temperatura e fenomeno di stallo Un impianto dotato di controllo di temperatura come ad esempio batterie di riscaldamento e scambiatori di calore pu presentare condizioni di stallo cio situazioni in cui si verifica un blocco nello scarico del condensato ed un controllo erratico della temperatura Definiremo che cosa si intende per condizioni di stallo pe
16. quale la pressione vapore eguaglia la contropressione generando la condizione di stallo Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Temperatura 11 6 e ne e pressione el sistema del vapore al carico 9 0 sullo scaricatore massimo 70 9 52 Q 26 8 g 1 7 q O 1 0 S 0 4 z 0 Pressione atmosferica D o 0 7 E E Necessit di usare o 0 5 gruppo pompa scaricatore 0 3 0 2 Temperatura Temperatura di ingresso 0 di uscita del prodotto del prodotto 0 05 10090 80 70 60 50 40 30 2010 0 Percentuale del carico Fig 7 2 1 Esempio di diagramma di stallo Una ulteriore riduzione del carico aumenter il fenomeno di allagamento da parte del condensato Scendendo in verticale dal punto di incrocio si legger sulla scala delle ascisse a quale percen tuale del carico avviene lo stallo nell esempio le condizioni di stallo sono presenti per carichi al 63 del massimo di progetto Sotto il 63 del carico quindi necessario l impiego di una pompa per la rimozione del condensato 7 3 Condizioni di carico dello scambiatore Il carico dello scambiatore di cui al precedente diagramma pu variare in funzione di diverse condizioni del fluido secondario 1 A volume secondario costante variando la temperatura di ingresso es batteria di riscal damento aria 2 A temperature secondarie costanti variando la portata es scambiatori di calore 3
17. sar una funzione di At Per mantenere costante la temperatura del prodotto riscalda to sar necessario dosare energia trasmessa regolazione che pu essere effettuata soltanto variando la temperatura del vapore Per il carico massimo dell utenza spesso il carico all avviamento del processo il At deve essere al valore massimo cio massima temperatura del vapore e minima temperatura del prodotto temperatura circuito secondario Per un carico nullo il At deve essere zero La temperatura del vapore deve quindi essere uguale alla temperatura del prodotto che deve essere riscaldato Dalle due condizioni estreme riportate si deduce che al 50 del carico anche il At sar il 50 del carico massimo e le condizioni intermedie saranno in diretta proporzione 7 2 1 Costruzione del diagramma di stallo Con riferimento alla teoria esposta nel paragrafo precedente possiamo costruire il diagramma di stallo di cui alla figura 7 2 1 tracciando 2 linee che dal carico massimo indicato sulle ascisse convergono al punto di carico nullo La linea inferiore condotta dal punto corrispondente alla temperatura di ingresso del fluido secondario alla temperatura di uscita mentre la linea superiore rappresenta sulla scala delle ordinate la variazione della temperatura vapore e quindi la sua variazione di pressione Conoscendo la pressione a valle dello scaricatore la linea della tempe ratura vapore pu essere usata per determinare il punto nel
18. scarico in fognatura L entit dell inquinamento od il valore della tempe ratura del condensato pu essere tale da richiedere un trattamento preventivo prima dello scarico In definitiva il progettista ed il responsabile dell impianto che deve decidere se vale la pena di ricuperare energia termica in condizioni critiche oppure no Spesso si utilizzano sistemi in grado di monitorare le variazioni di conducibilit elettrolitica del conden sato se si verifica un improvviso aumento della conducibilit significa che il condensato inquinato Quando accade un simile evento si deve aprire la valvola di scarico del condensato deviandolo al circuito previsto per questa evenienza In alcune nazioni ad esempio la Germania il monitoraggio della conducibilit delle condense un obbligo di legge Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 55 56 SEZIONE 10 VAPORE DI RIEVAPORAZIONE Il vapore di rievaporazione viene rilasciato generato dal condensato caldo alla propria temperatura di saturazione quando la pressione venga diminuita al di sotto di quella di saturazione Perfino l acqua alla temperatura ambiente di 20 C bollir quando la pressione venga diminuita sotto 0 02 bar assoluti l acqua a 170 C bollir per qualsiasi pressione inferiore a 6 9 bar g Il vapore generato dal processo di rievaporazione perfettamente identico ed ha le stesse qualit del vapore generato in una caldaia
19. sione supplementare Nel caso di una elettropompa all avviamento pomper una portata minore di quella prevista ma con pressione maggiore fino a che l acqua fluir alla velocit richiesta La portata per la quale deve essere dimensionata la tubazione di mandata della pompa quella specificata dal costruttore della pompa stessa Essa pu variare da costruttore a costruttore e per esempio pu essere perfino 6 volte maggiore della portata di progetto od arrivare ad un valore di 30000 kg h viene scelto il valore minore fra i due riportati Vedasi la specifica TI P136 05 La contropressione di mandata battente statico viene sottratta alla pressione massima di man data della pompa e la pressione risultante la prevalenza utilizzabile per le perdite per attrito e per la quantit di moto da fornire all inizio del ciclo Il 50 di questo valore verr utilizzato per il dimensionamento della tubazione mentre il rimanente 50 disponibile servir a vincere l inerzia dell acqua nella tubazione di mandata Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Esempio e Portata di condensato richiesta alla pompa 2000 kg h e Lunghezza tubazione 200 m e Innalzamento del condensato 10m e Alimentazione della pompa con vapore 6bar e Contropressione nella linea di ritorno 0 5 bar La portata di mandata da considerare sar 6 x 2000 kg h 12000 kg h Usando la pompa da 2 vista precedentemente p
20. spurgo continuo attivo finch la caldaia produce vapore Il sistema spurga una percentuale dell acqua di caldaia ad elevata concentrazione di sali che verr sostituita con altrettanta acqua trattata di integrazione questo evita una eccessiva e danno sa concentrazione di sali nell acqua di caldaia L acqua dello spurgo continuo ha la medesima Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 65 66 concentrazione di solidi dell acqua circolante in caldaia ed avendo la stessa pressione e tempe ratura possiede anche l entalpia corrispondente all acqua satura Buona parte di questa entalpia spesso ricuperata come vapore di rievaporazione convogliando lo spurgo continuo in un appo sito serbatoio posto immediatamente a valle della valvola di controllo Poich il vapore di rievaporazione pulito ed esente dalla contaminazione salina pu essere usato in altra parte dell impianto ad esempio per il riscaldamento dell acqua di integrazione oppure nel degasatore come mostrato nella figura11 3 1 Testata di degasazione Condensa Vapore Valvola di regolazione spurghi Pozzo caldo Rievapo ratore Scambiatore di calore Scaricatore Allo scarico Pompa acqua di alimento Acqua fredda di integrazione Fig 11 3 1 Per maggiori dettagli sul ricupero dallo spurgo continuo ci si pu riferire al Manuale AC 10 01 11 4 Condensazione del vapore me
21. sull impianto e di degasatori nel locale caldaia comporta linee di ritorno condensato a pressione pi alta in questi casi necessario controllare che l aumento di pressione non comprometta il regolare funzionamento degli scaricatori di condensa L aumento di pressione in questi casi semplicemente dovuto alla formazione di vapore nascente nel rievaporatore oppure al sistema di funzionamento del degasatore 3 2 2 Funzionamento di scaricatori a pressioni diverse Sovente viene chiesto se possibile collegare ad una linea di ritorno condensa comune scarica tori di condensa che funzionano a pressioni diverse fra loro Si pensa che ci possa essere interfe renza tra lo scarico di scaricatori a pressione alta con lo scarico di scaricatori funzionanti a pres sione minore cos ragionando si trascura per il fatto che le diverse pressioni sono presenti soltanto fino al seggio degli scaricatori All uscita di ciascun scaricatore la pressione sar quella esistente nella linea di ritorno e comune quindi a tutti gli scaricatori naturalmente vi possono essere contropressioni dovute al vapore di rievaporazione la cui formazione e quantit dipendo no dal salto di pressione tra l ambiente a monte di ciascun scaricatore e la tubazione comune di ritorno condensato Vedasi la figura sottostante Se la tubazione comune di ritorno condensato per sottodimensionata certamente possibile che la contropressione aumenti in modo tale da limitare o
22. utenze di processo e vapore di rievaporazione proveniente da condensato di riscaldamento per alimentare utenze di riscaldamento In que sto modo alimentazione e domanda dovrebbero generalmente essere in un rapporto propor zionale diretto 3 E preferibile scegliere un utenza per il vapore di rievaporazione che sia ragionevolmente vicina alla sorgente delle condense ad alta pressione dato che le tubazioni per il vapore a bassa pressione debbono essere inevitabilmente di diametro sensibile e questo pu creare problemi di costo di installazione Inoltre le perdite termiche di una tubazione di grande diametro riduco no i vantaggi ottenuti con il ricupero del vapore di rievaporazione addirittura nei casi peggiori le perdite possono superare l energia ricuperata 10 5 Regolazione della pressione del vapore di rievaporazione Una volta soddisfatti i requisiti fondamentali o raggiunto un compromesso accettabile sul modo e sulla convenienza dell utilizzo del vapore di rievaporazione si dovr prendere in considerazione il metodo per il controllo della pressione del rievaporato In alcune applicazioni questa pressione si stabilizza automaticamente ad un certo valore e quindi non richiesta alcuna azione di controllo Quando alimentazione e domanda sono sempre in un certo rapporto e particolarmente se le utenze del vapore a bassa pressione sono parte dell impianto che a sua volta produce le condense ad alta pressione il sistema pi semplice q
23. vapore tende a chiudere paralizzando il flusso 2 La pressione del vapore diminuisce e quando la contropressione della linea di ritorno conden sato maggiore P1 lt P2 della pressione vapore a valle della valvola di regolazione inizia l allagamento dello scambiatore come mostrato dalla figura 7 1 1 Regolatore di temperatura gt del prodotto Scambiatore di calore Inizio condizioni di stallo in uno scambiatore Quando la pressione del vapore non permette lo scarico del condensato attraverso lo scaricatore diciamo che il sistema in condizione di stallo e quindi con il condensato che ristagna nello scambiatore di calore Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 35 Allorch lo scambiatore si allaga la temperatura del prodotto tende a diminuire e conseguente mente la valvola di regolazione torna ad aprire per aumentare la portata vapore 3 La pressione del vapore a valle della regolatrice torna ad aumentare P1 gt P2 per cui inizia lo scarico del condensato ma nello scambiatore si instaura una pressione vapore maggiore di quella necessaria per mantenere il prodotto alla temperatura prefissata Il ciclo quindi si ripete Si veda la figura 7 1 2 Regolatore di temperatura del prodotto Scambiatore di calore Fig 7 1 2 Ciclicit delle condizioni di stallo La condizione di stallo viene accelerata e facilitata quando la tubazione di ritor
24. 0 m perdita per attrito 2 17 m 32 17 m Controlliamo che il battente totale richiesto sia compreso nel battente massimo indicato nel dia gramma di selezione della CRU in questo caso confermato ma se il battente totale richiesto fosse superiore a quello massimo fornibile dalla CRU si possono prendere due diverse decisioni 1 rifare i calcoli adottando una tubazione di ritorno di diametro maggiore di 40 mm oppure 2 scegliere una CRU con maggiore prevalenza Sar inoltre necessario verificare quale sar la massima velocit del condensato nella tubazione scelta per la mandata della pompa si vedr come operare nella successiva sez 6 2 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZ 6 DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI POMPAGGIO CONDENSATO CON POMPA A PRESSIONE 6 1 Dimensionamento di una pompa meccanica a pressione Per scegliere la pompa pi adatta ad una applicazione pratica occorre conoscere e La portata del condensato in kg h al carico nominale di lavoro che viene convogliata nel serbatoio ricevitore e La pressione del fluido motore vapore od aria compressa disponibile e Ilbattentesull aspirazione della pompa e battente statico hs e la perdita di carico per attrito hr sulla mandata della pompa Le capacit di questo tipo di pompe variano da costruttore a costruttore esse sono generalmente definite in base a prove pratiche di laboratorio e poi tradotte in fattori e nomogrammi
25. 3 bar g riferirsi alla tabella per il dimensionamento delle tuba zioni vapore contenuta nel Manuale Tecnico Spirax Sarco Considerazioni sul dimensionamento delle tubazioni di condensato Sebbene i dati di cui alla precedente tabella siano teoricamente corretti si dovranno tener presen te alcune considerazioni pratiche 1 Controllo di temperatura Se l impianto controllato termostaticamente la valvola di regolazione spesso in fase di controllo causer una caduta di pressione pari ad almeno met della pressione di alimentazione del vapore a volte per la valvola automatica non dimensionata con la perdita di carico critica e pu dare anche la massima portata con caduta di pressione inferiore Si ricordi quindi che pi bassa la pressione a valle della valvola minore sar la produzione di vapore di rievaporazione 2 Scaricatore di tipo termostatico Questi scaricatori es scaricatori a pressione equilibrata e scaricatori bimetallici sono progettati per funzionare ad una temperatura minore della tempe ratura di saturazione Secondo il tipo di scaricatore considerato questo valore di temperatura inferiore da 10 a 50 C della temperatura di saturazione per esempio uno scaricatore a pres sione equilibrata pu essere dotato di una capsula funzionante ad una temperatura di 13 C inferiore alla temperatura di saturazione Questo naturalmente provocher una minore produ zione di vapore di rievaporazione Si conside
26. 53 SEZ 9 CONDENSE CONTAMINATE iiii 54 SEZ 10 VAPORE DI RIEVAPORAZIONE riiiriii 56 10 1 Quanto vapore di rievaporazione l ui iii 57 10 2 Condensato sottoraffreddato e ricupero pressurizzato ii 57 10 3 Dimensionamento dei serbatoi di ricupero del vapore di rievaporazione ii 58 10 4 Requisiti necessari per l uso appropriato del vapore di rievaporazione 59 10 5 Regolazione della pressione del vapore di rievaporazione i 60 SEZ 11 UTILIZZAZIONI TIPICHE DEL VAPORE DI RIEVAPORAZIONE 1000 s gt 62 11 1 Vapore di rievaporazione disponibilit e richiesta in sincronia 62 11 2 Vapore di rievaporazione disponibilit e richiesta non in sincronia 64 11 3 Ricupero energetico dal sistema di spurgo continuo delle caldaie rea 65 11 4 Condensazione del vapore mediante abbattimento a pioggia iii 66 SEZ 12 DOMANDE ii iii ai 68 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZIONE 1 INTRODUZIONE Nel riscaldamento di un corpo freddo con vapore si compie un trasferimento di energia dal vapore al corpo freddo per cui il vapore si trasforma in acqua di condensa Il vapore cede circa il 75 dell energia fornitagli dalla caldaia mentre il rimanente 25 circa rimane contenuto dall acqua di
27. 906 4900 Nota Quando il fluido motore sia diverso dal vapore e o per tenere conto del battente sull aspirazio ne bisogna usare un fattore di moltiplicazione Questo fattore variabile e pu essere dedotto dalle specifiche del fornitore della pompa Per esempio la specifica TI P136 05 d informazioni circa il fattore di moltiplicazione da applicare nel caso in cui il fluido motore sia un gas edi fattori da utilizzare per i vari battenti sull aspirazione Questi fattori vengono usati con i dati di portata della tabella o diagramma se disponibile che sono pi vicini a quelli richiesti dall applicazione si ottiene cos la portata effettiva della pompa scelta Ad esempio la pompa scelta nell esempio precedente d una portata di 2700 kg h x 1 2 fattore di moltiplicazione di una pompa da 2 con un battente di 0 6 m sull aspirazione 3240 kg h Questa variazione di portata potrebbe modificare la scelta effettuata con una pompa pi adatta di quella precedentemente determinata 6 2 Dimensionamento della tubazione di mandata della pompa Se la tubazione di mandata della pompa ha una lunghezza sensibile supponiamo superiore a 100 metri dobbiamo considerare che ogni volta che la pompa spinge il condensato essendo il funzionamento ciclico essa deve vincere l inerzia delle condense contenute nella tubazione per portarle alla velocit richiesta dalla portata prevista la pompa dovr quindi disporre di una pres
28. In queste condizioni la temperatura del condensato aumenta fino a quella del vapore e quindi non appena il condensato viene scaricato nella linea di trasporto condensa che a pressione minore si genera vapore di rievaporazione Tenendo presente le condi zioni di pressione ingresso uscita dallo scaricatore possibile dal diagramma illustrato pi avanti determinare la percentuale di vapore di rievaporazione generata A questo punto sar opportuno definire esattamente cosa sia il vapore di rievaporazione Il vapore di rievaporazione si genera quando il condensato caldo ad una determinata temperatura e pres sione passa ad una pressione minore Esempio Si abbiano delle condense a 7 bar g ed a temperatura di saturazione 170 C la cui entalpia 721 kJ kg Allorch questo condensato venga scaricato a pressione atmosferica O bar 9 si ha un eccesso di energia rispetto la condizione di equilibrio dello stato liquido Questa energia disponi bile evapora una parte del condensato presente che si deve portare a 100 C L argomento vapore di rievaporazione verr trattato pi dettagliatamente nella sez 9 del presente manuale Il diagramma Quantit di vapore di rievaporazione utile per la determinazione della per centuale di vapore di rievaporazione generato dal condensato alle diverse condizioni di pressione Pressione del vapore di a DI 9 N Pressione atmosferica Pressione nello scaricatore bar g
29. ONE 4 POMPAGGIO DEL CONDENSATO 4 1 Tipi di pompe Il vapore di rievaporazione una volta separato dal condensato pu essere usato in un sistema di ricupero oppure pu essere sfiatato all atmosfera Il rimanente condensato caldo viene general mente pompato al serbatoio di alimento della caldaia oppure al degasatore il pompaggio viene effettuato per varie ragioni fra cui 1 L impianto od il locale nel quale sono installate le utenze sono lontani dal locale caldaia 2 Il condensato deve essere innalzato ad un livello pi alto di quello di utilizzo 3 Il processo che utilizza il vapore pu avere utenze con pressione molto bassa oppure nelle quali si pu verificare una pressione negativa funzionamento sotto vuoto La tubazione di mandata della pompa convoglier soltanto la fase liquida e dovr essere dimensionata senza tenere conto del vapore di rievaporazione per la portata corrispondente al dato di targa della pompa stessa Per tubazioni di una certa lunghezza oltre 100 m si devono considerare sia le perdite di carico per attrito che l inerzia della massa liquida la velocit della condensa nella linea di ritorno sar sensibilmente pi elevata rispetto la velocit della stessa nel tratto di adduzione allo scaricatore Bench quanto sopra porti a minimizzare le dimensioni della tubazione di mandata della pompa bisogna prestare attenzione a che le perdite di carico per attrito non aumentino in modo tale da compromettere le c
30. SPira arco Progetto Open University Condense Ricupero e reti di ritorno AC 02 02 Prima edizione 2000 Copyright Spirax Sarco s r l Via per Cinisello 18 Nova Milanese MI Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SOMMARIO SEZ 1 INTRODUZIONE iuiiii ii ri 5 SEZ 2 PERCH RICUPERARE IL CONDENSATO cserererereceie se eeee vecio ve nieie ne zieznioe 6 2 Valutazione economica iui AAA Ea pepe pae elena 6 22 Cost dell ACQUars arancia ria 6 29 Limitazioni SUgli Scarichi ica nai pes eine iii 6 2 4 Massimizzazione della produzione di vapore della caldaia i 7 2 5 Acqua di alimento ideale fiiia iii Leila alga lesi dei Dead Onda meadd A A E E EE a 7 2 6 Risparmio conseguito con il ricupero del condensato i 7 SEZ 3 LINEE DI RITORNO CONDENSATO ri 10 3 1 Linee di adduzione del condensato agli scaricatori i 10 3 1 1 Dimensionamento delle linee di adduzione dall utenza allo scaricatore di condensa 10 3 2 Tubazioni di scarico dagli scaricatori di condensa i 11 3 2 1 Dimensionamento in funzione del solo vapore di rievaporazione nara 13 3 2 2 Funzionamento degli scaricatori di condensa a pressioni diverse reter 16 3 2 3 Contropressione sugli scaricatori di condensa ii 17 3 2 4 Linee
31. __ alla centrale termica Fig 8 1 4 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 45 46 8 2 2 Esempio Useremo gli stessi dati del 1 esempio ad eccezione di quelli del condensato il quale anzich essere scaricato per gravit deve invece essere innalzato di 5 m fino alla tubazione principale di ritorno condensato nella quale vi una pressione di 0 3 bar g Il sistema ha ora una contropressione di Innalzamento del condensato 5m Pressione sul ritorno condensato 0 3 bar g 3m Contropressione totale 8 m 0 8 bar Evidentemente l impianto sar soggetto a possibilit di allagamento Se ignoriamo questa consi derazione e non mettiamo in essere le dovute azioni l impianto sar caratterizzato da una scaden te regolazione di temperatura che si tradurr in e Scarsa qualit ed incostanza del processo e o e Tempi di lavorazione inattendibili o inutilmente lunghi e Corrosione sulle superfici di scambio termico e riduzione dei periodi di servizio attivo e Colpi d ariete con i disturbi associati quali Rumorosit Danni alle apparecchiature Riduzione della sicurezza di esercizio La soluzione del problema quella di una rimozione attiva del condensato a mezzo di un sistema che deve e Attuare lo spurgo del condensato in via normale allorch la pressione del vapore del sistema sufficiente allo scopo e Fornire energia ausiliaria per rimuovere il condensato quan
32. aeeaean aerea anaaarananaa 38 7 21 Costruzione del diagramma di stallo aaa ele 38 7 3 Condizioni di carico dello scambiatore ii 39 n EE rrrrrrn r _ LL 3 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZ 8 RIMOZIONE DEL CONDENSATO rrarriie ein 41 gl Esempio ice RAE SEPN NRO REAR ri Siae 42 Scelta e dimensionamento di uno scaricatore di condensa eae 42 Determinazione del punto di stallo x iii 43 Scelta del tipo di scaricatore di condensa erre aeeeaacena ceara canaaaarna ceara 43 Vantaggi ospiti ai 45 Svantaggi ache lie io 45 CONCUSSIONE il PR SR RR PRECO PR a a O RR URCA NR RREO EUR UR O 45 82 2 ESEMPIO lc SA ndaao ans edE nd asa AAA ORA ion Deda ARR OT 46 Determinazione del punto di stallo X ii 47 Garicoral punto di Stallman iaia iaia ein 48 8 3 Gruppo automatico di drenaggio iscissi ea na annid eroas oe rra A EE iiae Oaa TEESE 48 S SI EEE E EE AE AA AEE A A A E A EA E S A EATE 48 Installazione resist a e Ea 49 Vamaggi aa NC E E A E a ER DE DE ERRA 49 Svantaggi aa 49 GONCIUSIONE rari 50 8 4 Combinazione pompa scaricatore ii 51 Scelta dello SCAFCALOre uttr ria eat 51 Scelta della pompa iii 52 Installazione iaia ia 52 Vamaggia israeliana 53 OVANAQO assadas nie it 53 CONCIUSIONE ngi Rit
33. apacit e la funzionalit della pompa del condensato Il pompaggio delle condense pu essere realizzato usando due differenti tipi di macchine ciascu na con i propri pregi e campi di applicazione 4 1 1 Elettropompe centrifughe Le pompe centrifughe utilizzano la forza centrifuga per imprimere una forte velocit al liquido pompato e quindi trasformano parte di questa energia cinetica in pressione La pompa formata da un corpo generalmente a forma di chiocciola nel mezzo del quale su un asse mosso da un motore primo montata una girante cio una ruota con palette particolari la cui rotazione impri me al liquido la velocit e quindi la pressione desiderata Il liquido entra nella pompa lato aspirazione ed diretto al centro chiamato anche occhio della girante sulla quale sono montate le palette che imprimono al liquido aspirato una forte energia cinetica L area fra la girante e corpo della pompa aumenta gradualmente verso uscita della pompa stessa per cui la velocit del liquido diminuisce dando luogo ad una trasformazione di energia con aumento quindi della pressione Un altro modo per generare la trasformazione del l energia cinetica in pressione quello usato dai diffusori a palette In questo caso la variazione di sezione realizzata con la sagomatura di palette ricavate sul corpo della pompa La pompa di tipo centrifugo la macchina pi comune ed adatta a molteplici applicazioni compresa la circolazio n
34. ate La pressione vapore a pieno carico sia sensibilmente alta maggiore di 4 bar g per cui il vapore di rievaporazione costituisce un fattore significativo La portata massima in gioco sia fino a 6000 kg h Sia disponibile uno spazio sufficiente al di sotto dell apparecchiatura di scambio per l installa zione dei componenti necessari al ricupero del condensato Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 53 54 SEZ 9 CONDENSE CONTAMINATE In alcuni processi industriali pu esistere la possibilit di contaminazione del condensato per contatto con fluidi corrosivi o comunque contaminanti In molti impianti galvanici il condensato delle serpentine riscaldanti poste nelle vasche con solu zioni acide di sali metallici ritenuto costantemente sospetto di contaminazione in quanto vi grande probabilit di perdite ed infiltrazioni dalle serpentine stesse In altri casi le condense pos sono provenire da vapore di scarico di un motore e quindi rappresentare la probabilit di contami nazione da olio lubrificante In ogni caso non possibile usare queste condense quali acqua di alimento per le caldaie poich vi il pericolo di incrostare corrodere o formare dannose schiume sia in caldaia che nelle tubazio ni di distribuzione vapore Tuttavia bench contaminato il condensato possiede energia termica preziosa per cui bisogna trovare il modo di ricuperarne la maggiore quantit possib
35. ato In questo caso il dimensionamento della tubazione di ritorno delle condense viene basato sulla portata media di condensato Vedansi gli schemi precedenti _ N 33 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 34 SEZIONE 7 INNALZAMENTO DEL CONDENSATO E SITUAZIONE DI STALLO Una frequente esigenza quella di innalzare il condensato in uscita da uno scaricatore fino alla linea di ritorno condense posta ad un livello superiore rispetto allo scaricatore utilizzando la pressione esistente a monte dello scaricatore stesso Come descritto nella precedente sezione un battente di 5 m produce una contropressione di 0 5 bar Questa contropressione riduce la pressione differenziale disponibile per muovere la conden sa attraverso lo scaricatore durante l esercizio dell impianto la riduzione della capacit di scarico dello scaricatore diventa generalmente significativa solo quando a monte dello scaricatore si lavora con una bassa pressione di vapore All avviamento dell impianto la pressione del vapore cade per un certo periodo a valori sensibil mente bassi rispetto alla pressione di esercizio e durante questo tempo a monte dello scaricatore la condensa si accumula e non pu essere scaricata a causa della bassa pressione allo scarica tore Nel tratto di tubazione da scaricare si verificheranno colpi d ariete e vibrazioni fino a che non c modo di rimuovere il condensato cio fino a quando la
36. atore scelto deve essere adeguato alla pressione massima di esercizio dell impianto le fasce comuni di pressione per gli scaricatori a galleggiante sono 4 5 10 14 bar g Poich il nostro impianto funziona a 4 bar g sceglieremo il tipo adatto fino a 4 5 bar g Sul diagramma usato per dimensionare gli scaricatori a galleggiante TI S02 28 possiamo deter minare il punto di pieno carico dell impianto e ricavare che uno scaricatore da 25 mm adatto per le condizioni di pieno carico Sar tuttavia necessario determinare quale sia il battente idraulico richiesto per poter funzionare alle condizioni di stallo e Sinoti che il diagramma logaritmico Estendiamo il diagramma verso sinistra Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 43 e Estendiamo le curve di capacit a 4 5 bar g verso sinistra nella nuova area Per ragioni di maggiore chiarezza le curve delle capacit degli scaricatori a 10 bar e 14 bar sono state tolte dal diagramma di fig 8 1 3 e Tracciamo una linea orizzontale all altezza del carico di stallo 287 kg h fino ad intersecare tutte le curve rappresentate 1 1 1 2 2 e Daipuntidi intersezione sopracitati tracciamo una linea verticale verso l asse delle ascisse sul quale ricaviamo la pressione necessaria per scaricare 287 kg h di condensato Ad es lo scaricatore da 25 mm richiede 0 042 bar g Se 1 bar approssimativamente uguale a 10 m 0 042 bar rappresentano un b
37. attente di circa 420 mm Dallo stesso diagramma vediamo che scaricatori di diametro maggiore con orifizi di scarico pi grandi richiedono un battente minore per scaricare la stessa portata di condensato lo scaricatore da 40 mm richiede un battente di 0 0068 bar circa 68 mm lo scaricatore da 50 mm richiede un battente di 0 0006 bar circa 6 mm 1 FT14 DN25 HC 1 42 e FT14 DN40 e 50 20000 PT E i IS 8000 d LS 2 E 8 E e O Ee 54 si i oO E _ si E E EE E Massima pressione E Mi F i a pieno carico RT T Il nf Carico di stallo kgh i UU a a H CA E NTD a E l l l l ll q aL l i 0 001 0 002 0 004 0 01 0 02 0 04 0 08 0 1 0 2 0 3 0 5 0 81 1 52 3 5 8 1014 0 03 0 05 Pressione differenziale bar 0 0006 0 0068 0 0006 Fig 8 1 3 e Daun punto di vista pratico montare lo scaricatore 420 mm sotto l utenza potrebbe dare incon venienti poich vi la possibilit di invaso di vapore causato dalla concomitanza di piccolo diametro e lunghezza sensibile ma uno scaricatore da 40 mm posizionato 68 mm sotto l utenza rappresenta un buon compromesso fra esigenze pratiche e costo 4 ______
38. caldaia si evita inoltre di scaricare in atmosfera che potrebbe costituire un pericolo per la sicurezza e o l ambiente e danneggiare nel tempo anche eventuali strutture edili Per riutilizzare adeguatamente il vapore di rievaporazione dobbiamo determinare e conoscere la quantit di cui potremo disporre La portata pu essere agevolmente determinata mediante calcolo oppure pi semplicemente essere letta su tabelle o diagrammi vedere esempio a pag 12 Effet tuiamo un calcolo esemplificativo facendo riferimento al serbatoio incamiciato mostrato in figura Eliminatore d aria Valvola di intercettazione Vapore a 7 bar g 170 5 C hg 2769 1 kJ kg V Scarico Condense a 7 bar g 170 5 C hy 721 4 kJ kg Condense e vapore di rievaporazione O bar g 100 C hr 419 04 kJ kg Fig 10 1 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 10 1 Quanto vapore di rievaporazione Il condensato entra nello scaricatore sottoforma di acqua satura alla pressione di 7 bar g ed alla temperatura di 170 5 C Dalle tavole del vapore ricaviamo che l entalpia dell acqua satura alle condizioni di cui sopra di 721 4 kJ kg A valle dello scaricatore la pressione del condensato quella esistente nella tubazione di ritorno cio O bar g A questa pressione l entalpia dell acqua satura di 419 0 kJ kg e la sua temperatura di 100 C Per legge fisica naturale l acqua nelle condizioni sopracitate non pu
39. co Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Valvola di regolazione Flusso dell aria Condense Vapore di rievaporazione Rievaporazione Scaricatori di condensa Fig 10 5 1 In alternativa si pu alimentare con vapore vivo la linea del vapore di rievaporazione per assicu rare che la pressione rimanga sempre ad un valore positivo Questo assicura agli scaricatori una pressione sufficiente per lo scarico ma la batteria di preriscaldamento verr sempre alimentata con vapore anche a carichi molto bassi e questo potrebbe causare un surriscaldamento eccessi vo dell aria Per evitare il verificarsi di inconvenienti la valvola di riduzione della pressione dovreb be essere controllata anche con un limite di temperatura che fornisce il consenso al funzionamen to o che interdica il sistema in presenza di carichi bassi o nulli Un altra soluzione alternativa quella di derivare il vapore di integrazione alla linea del vapore di rievaporazione a valle della regolatrice di temperatura Questo assicura la pressurizzazione della linea del vapore di rievaporazione quando la valvola di regolazione sia aperta e la portata vapore non sia al minimo Pi generalmente il vapore di rievaporazione in uscita dal rievaporatore dovrebbe essere collega to direttamente alla tubazione del vapore a bassa pressione a sua volta alimentata con vapore tramite una riduttrice di pressione La pressione del vapore di rieva
40. co che di per se stesso tende a contenere la quantit di rievaporazione sviluppantesi Tutto il condensato si raccoglier sul fondo della tubazione determinando un flusso in movimento ad una velocit inferiore a quella del vapore la portata di condensato sommata a quella del vapore eguaglier la portata di condensa passante per lo scaricatore Il diametro della tubazione di ritorno condense pu essere calcolato in base alla portata massica del vapore di rievaporazione quindi scelta con l uso della tabella di cui alla pagina seguente Data la presenza di condensato sul fondo della tubazione il vapore sar saturo umido per cui non dovr essere superata la velocit di 15 m s se si vogliono evitare colpi di ariete ed erosioni in corrispondenza dei cambiamenti di direzione Vedasi la dispensa AC 02 01 Vapore Reti di distribuzione Considerando l esempio sopra riportato e riferendoci alla portata del vapore di rievaporazione il diametro della tubazione di ritorno condensato pi adatto sar Portata massica del vapore di rievaporazione 0 1 x 1000 kg h 100 kg h Diametro della tubazione per 100 kg h alla pressione di 0 bar g nella tubazione 65 mm vedi tabella Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Portate di vapore kg h nelle tubazioni con velocit di 15 m s Pressione a valle dello scaricatore Diametro nominale tubazioni mm Per pressioni uguali o superiori a 0
41. comuni di ritorno condense ie 17 SEZ 4 POMPAGGIO DEL CONDENSATO e nsaan anA ana 19 Asi Dpidi pompes 52 2 pae ibra 19 4 11 Elettropompe Centrilughe 1 22 sai ia Ri aa 19 4 1 2 Pompe ad azionamento meccanico i 20 4 2 Terminologia assai aan aaa 21 4 2 1 Temsione di Vapore al i Leica Ri 21 4 22 Batlenie u eee 21 42 3 Pressione idrostalica cul i ia 22 4 2 4 Perdite di pressione per attrito Battente equivalente i 24 4 2 5 Battente totale sulla mandata ii 25 SEZ 5 DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI POMPAGGIO CONDENSATO CON ELETTROPOMPA 1 11sscs0rer sessione seni en eee ieri 27 5 1 Dimensionamento della CRU unit di ricupero condensato 27 5 2 Dimensionamento della tubazione di ritorno condensato i 28 SEZ 6 DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI POMPAGGIO CONDENSATO CON POMPA A PRESSIONE rrniiii 29 6 1 Dimensionamento di una pompa meccanica a pressione iii 29 6 2 Dimensionamento della tubazione di mandata della pompa i 30 SEZ 7 INNALZAMENTO DEL CONDENSATO E SITUAZIONE DI STALLO gt 34 7 1 Utenze con controllo di temperatura e fenomeno di stallo i 34 7 2 Determinazione delle condizioni di stallo retratar na
42. dall impianto di riscaldamento con riduzione della portata di vapore vivo impiegato Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 63 64 Mandata all impianto di riscaldamento Regolazione di E temperatura Scambiatore per riscaldamento Sfiato atmosferico Scaricatore di condensa Condensatore del rievaporato Ritorno da impianto di riscaldamento Ritorno IRE condensato Pompa a pressione Fig 11 1 3 Dalla figura si pu notare che il preriscaldatore funziona a pressione atmosferica e che aria e gas incondensabili presenti vengono scaricati attraverso un semplice sifone ad U Viene altres usata una pompa a pressione per l innalzamento del condensato nella linea di ritorno anche il vapore di sfiato della pompa convogliato e condensato nel preriscaldatore Il pompaggio del condensato viene praticamente effettuato senza alcun costo aggiuntivo 11 2 Vapore di rievaporazione disponibilit e richiesta non in sincronia La figura 11 2 1 illustra un impianto in cui la portata del vapore di rievaporazione ricuperato non sempre in sintonia con l utilizzo che se ne pu fare Il condensato prodotto dal processo genera il vapore di rievaporazione ma l uso che se ne pu fare solo per l alimentazione all impianto di riscaldamento e quindi il suo ricupero legato alle richieste variabili di questo impianto consumi che sono soddisfac
43. diante abbattimento a pioggia Nei casi in cui sia disponibile del vapore di rievaporazione a bassa pressione ma non si abbiano utenze che possano usufruirne pu essere conveniente effettuarne la condensazione invece di scaricarlo in atmosfera La condensazione pu essere effettuata come mostrato nella figura 11 4 1 collegando al tubo di sfogo aria del serbatoio ricevitore delle condense una camera leggera ma resistente alla corrosio ne e iniettando a pioggia acqua fredda nella quantit sufficiente a condensare il vapore La portata dell acqua controllata da un regolatore di temperatura con il sensore installato nel tubo di sfiato in uscita dalla camera di iniezione Sono approssimativamente necessari 6 kg di acqua di raffreddamento per ogni kg di vapore di rievaporazione da condensare Se l acqua di raffreddamento di qualit adatta all alimento della caldaia essa viene aggiunta al condensato nel serbatoio ricevitore altrimenti deve essere scaricata separatamente dal serbatoio ricevitore come mostrato nella parte tratteggiata della figura Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Sensore del regolatore di temperatura Filtro Regolatore di temperatura Scarico non Ingresso del ricuperato condensato Pompe centrifughe Fig 11 4 1 2 4 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZ 12 DOMANDE Batteria N 4 un
44. do la pressione del sistema insufficiente a vincere la somma delle contropressioni relative ad innalzamento pressione nella linea ritorno condense perdite di carico per attrito Vi sono due soluzioni possibili 1 Una unit automatica di scarico APT 14 2 Una combinazione pompa scaricatore Entrambi questi metodi permettono in via del tutto normale lo scarico del condensato quando la pressione del vapore del sistema diviene insufficiente a vincere la contropressione e quindi inizia il ristagno e l accumulo del condensato un meccanismo automatico a galleggiante avvia una immis sione di vapore vivo definito Vapore Motore che sifona via le condense vincendo la contropressione Entrambi questi sistemi hanno alcuni dettagli in comune e E necessario disporre nella parte inferiore dell impianto di spazio sufficiente per installare le apparecchiature di rimozione condensato Chiaramente il sistema di rimozione del condensato deve potersi attivare prima che l allaga mento interessi l apparecchio di processo e la sua superficie di scambio Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Il battente di riempimento del sistema di rimozione condensato ha un significativo effetto sulla capacit di scarico maggiore il battente di riempimento pi veloce il ciclo di rimozione con conseguente aumento della portata e Lo scarico della pompa avviene attraverso la valvola dello scaricatore
45. e ad una pressione di poco superiore a quella normalmente mantenuta per l impianto di riscaldamento Quando la richiesta per le utenze di riscaldamento diminuisce la pressione del sistema tende ad aumentare la valvola autoriduttrice del vapore di integrazione chiude un ulteriore aumento di pressione indicativamente 0 15 0 2 bar viene tollerato prima che la valvola autosfioratrice inizi la propria azione di modulazione Occasionalmente durante la stagione estiva preferibile bypassare il serbatoio di rievaporazione con una valvola manuale evitando un inutile usura delle apparecchiature di regolazione Il conden sato ed il vapore di rievaporazione da questi generato saranno convogliati direttamente al serba toio di alimento della caldaia oppure al serbatoio di ricevimento del condensato ma a meno che venga usata una forte quantit di acqua di integrazione il vapore di rievaporazione sar in questo caso scaricato da questi serbatoi all atmosfera 11 3 Ricupero energetico dal sistema di spurgo continuo delle caldaie Il ricupero del vapore di rievaporazione inviato al serbatoio di alimento della caldaia oppure al degasatore e la conseguente necessit di una considerevole quantit di acqua di integrazione per condensare questo vapore ci portano a considerare che anche lo spurgo continuo dell acqua di caldaia previsto per il controllo del TDS solidi disciolti nell acqua stessa pu essere oggetto di risparmio energetico poich lo
46. e comuni di ritorno condense Se la tubazione comune di ritorno condense adeguatamente dimensionata il convogliamento di un certo numero di scaricatori di condensa non certamente fonte di problemi di funzionamento Bisogna per prestare attenzione ai collegamenti fra gli scaricatori e la tubazione di ritorno Per esempio derivazioni a T con T aperto cio con angoli maggiori di 90 sono da preferire alle derivazioni perpendicolari cio con angoli a 90 in quanto evitano erosioni dovute alle alte velo cit del vapore di rievaporazione e del condensato in uscita da scaricatori specialmente quando lavorino con funzionamento a raffica scaricatori a secchiello rovesciato o termodinamici Problemi possono invece sorgere quando il condensato venga scaricato in una tubazione di ritorno allagata cosa abbastanza comune quando si effettua il drenaggio di tubazioni di vapore Generalmente la tubazione servita dalla pompa di ritorno condense ha un percorso contiguo alla tubazione del vapore e quindi viene molto facile collegare l uscita degli scaricatori a servizio della tubazione vapore od anche altri direttamente sulla tubazione del condensato Poich compito di ogni scaricatore di linea quello di scaricare la condensa immediatamente senza consentirne il ristagno si sceglie in genere un apparecchio che scarichi a temperatura uguale od il pi vicino possibile alla temperatura del vapore Il condensato alla temperatura di saturazione ge
47. e di acqua calda e fredda spesso viene impiegata anche per il ricupero del condensato Questo tipo di pompe il pi adatto per il ricupero di grandi quantit di condense ad esempio da un punto di raccolta del condensato proveniente da numerose utenze Nel pompaggio di condensato con temperatura vicina alla temperatura di saturazione possono sorgere problemi di cavitazione La scelta della pompa necessaria all applicazione relativamente semplice Le elettropompe sono generalmente montate su una struttura chiamata Unit di Ricupero Condensato CRU dal l inglese Condensate Recovery Unit che comprende e Un serbatoio ricevitore della condensa e Un sistema di controllo del livello azionato da sonde o galleggianti e Unao pi pompe AA g Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 20 Nel caso di pompa singola la portata della pompa scelta sar circa 1 5 volte la portata nominale del condensato relativa all applicazione Nel caso di unit con 2 pompe la portata scelta per ciascuna pompa potr essere 1 1 volte la portata nominale di condensa dell applicazione ed il sistema di controllo verr realizzato per un controllo in cascata ciascuna pompa pu essere selezionata quale pompa principale mentre l altra diventa di riserva ed entra automaticamente in funzione quando e la pompa principale si ferma per guasto o viene fermata per altri motivi e la pompa in servizi
48. e di un serbatoio verticale come rappresentato in figura 10 3 1 ingresso del condensato sar posizionato a circa un terzo del lato verticale ed il diametro sar tale da permet tere il flusso del vapore verso l uscita superiore con una velocit non maggiore di 3 m s in modo che le gocce di condensato trascinate dal vapore possano separarsi e cadere in controcorrente al vapore stesso Una adeguata altezza sopra l ingresso del condensato potr garantire la separa zione acqua vapore Il diametro del serbatoio deve inoltre essere sufficientemente largo in modo che il condensato entrante e la separazione del vapore non creino un flusso troppo turbolento suffi ciente superficie dello specchio evaporante Veola aporia porzione Nei casi in cui vi sia una bassa pressione dif ferenziale allo scaricatore di condensa si avranno grandi quantit di condensato corri spondenti a piccole quantit di vapore di rievaporazione Nella scelta del diametro del serbatoio devo no essere tenute presenti tutte le condizioni sopracitate poich ad esempio la scelta del diametro in funzione della sola velocit del vapore all uscita pu portare ad adottare un diametro troppo piccolo sar invece neces sario scegliere il maggiore dei diametri calco lati in funzione delle varie condizioni Le altezze raccomandate dei serbatoi sono ri portate nella tabella seguente la quale indica altres il diametro dell uscita condensato dia metri delle connessi
49. e la cui caratteristica quella di assicurare uno scarico continuo pi facilmente assorbibile senza ulteriori problemi dalla tubazio ne di ritorno condense anche se allagata ed a temperatura inferiore Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 17 Realizzazione da evitare Scaricatore Tubazione principale di ritorno condensa Realizzazione migliorata rispetto alla precedente Tubazione principale di ritorno condensa Realizzazione desiderabile Scaricatore Fig 3 2 4 Nota V tenuto presente che le soluzioni ipotizzate sono ragionevoli compromessi indicati per evitare errori gravi di installazione mentre v sempre tenuto presente che l obiettivo ideale di assicurare una caduta per gravit della condensa dallo scaricatore al ricevitore La contropressione infatti riduce la portata dello scaricatore e questo diviene evidente soprattutto con bassa pressione a monte inoltre importante ricordare che l avviamento dell impianto diven ta pi difficoltoso non soltanto per la minor capacit di scarico ma anche per una notevole difficol t nell eliminazione dell aria si possono cos avere sia problemi di regolazione sia colpi di ariete per gli apparecchi d utenza nei quali viene controllata la temperatura 18 TrY _ _ _ _ _ _ rrVULlaLL L V Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZI
50. eneralmente si rimedia a questo inconveniente installando sulla tubazione di ritorno del condensato a circa 5 6 m dalla pompa una seconda valvola di non ritorno In altri casi ad esempio quando la tubazione di ritorno risalga verso l alto subito dopo la pompa si installa un rompivuoto nel punto pi alto della tubazione immettendo aria al tempo giusto si permette alla condensa di continuare a fluire verso lo scarico sotto la spinta fornita dalla quantit di moto Vedere la figura 6 2 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Serbatoio di alimento caldaia Esempio 1 Valvola di non Serbatoio di alimento caldaia Esempio 2 Valvola di non ritorno addizionale Una soluzione ideale del problema che talvolta possibile realizzare quella di installare un serbatoio piezometrico ad altezza maggiore del serbatoio ricevitore in modo che la condensa fluisce per gravit nel serbatoio ricevitore Il serbatoio piezometrico collegato alla tubazione di ritorno subito a valle della pompa a pressione Compito della pompa sar quindi di innalzare il condensato fino al serbatoio piezometrico poich questo serbatoio genera poi un battente tale da provocare il flusso continuo del condensato anche quando la pompa ha terminato il ciclo attivo si riduce quindi l inerzia della massa di con densa del tubo di ritorno che la pompa deve superare per muovere il condens
51. enerato pu essere calcolata con l ausilio delle Tavole del Vapore in alternativa facendo riferimento al diagramma pressione vapore di rievaporazione rileviamo che con condensato a 5 bar g scaricato a 0 5 bar g circa il 9 di condensato verr rievaporato come vapore a bassa pressione 9 x 1500 kg h 135 kg h di vapore a 0 5 bar Il serbatoio di rievaporazione dovr essere dimensionato per una portata di condensato di 1365 kg h 1500 135 ed una portata di vapore di 135 kg h Secondo la tabella precedente si rileva che necessario un serbatoio di diametro nominale di 200 mm 10 4 Requisiti necessari per l uso appropriato del vapore di rievaporazione Per avere la garanzia che il vapore di rievaporazione possa essere adeguatamente ricuperato ed usato necessario soddisfare alcuni requisiti fondamentali 1 E essenziale disporre di una portata sufficiente di condense ad una pressione sufficientemente alta per essere sicuri di ottenere una portata di vapore di rievaporazione che renda economica mente vantaggioso il ricupero stesso Gli scaricatori di condensa e le utenze ad essi collegate devono poter funzionare correttamente ed accettare una determinata contropressione imposta dal sistema di ricupero del condensato Particolare attenzione richiesta per il ricupero del vapore di rievaporazione da condensato proveniente da utenze controllate in temperatura infatti a portate inferiori al pieno carico l azione della val
52. entata con un battente statico detto anche battente statico sull aspirazione di 1 m e scarica contro un battente statico detto anche battente statico sulla mandata di 30 m In questa figura si nota che il livello del serbatoio di alimentazione sopraelevato rispetto al punto di aspirazione della pompa questa disposizione chiamata aspirazione allagata o sotto batten te cosicch questa altezza verr sottratta al battente statico di mandata per ottenere il battente statico netto contro il quale la pompa chiamata a funzionare Questa disposizione sar sempre il caso di una pompa per condensato sia elettrica che a pres sione per differenti ragioni e nel caso di una elettropompa se il serbatoio di alimentazione situato sotto la pompa situa zione chiamata installazione in aspirazione ci sar inevitabilmente una caduta di pressione all ingresso della pompa e quasi certamente vi sar cavitazione e nel caso di una pompa a pressione la colonna d acqua sovrastante l ingresso della pompa provvede all energia necessaria al riempimento della pompa Nel caso in cui il fluido in questione sia acqua 1 bar di battente equivale approssimativamente ad una colonna idrostatica di 10 m Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 23 24 0 1 bar g Fig 4 2 3 2 4 2 4 Perdite di pressione per attrito La caduta di pressione dovuta all attrito si genera trasportando un
53. ente bassi perfino negativi In questo caso senz altro preferibile alimentare la rete del vapore di rievaporazione con vapore vivo di reintegro attraverso una valvola riduttrice di pressione Un altro esempio anche pi semplice del precedente in cui alimentazione di vapore vivo e vapore di rievaporazione rimangono proporzionali quello di un serbatoio di accumulo di acqua calda riscaldata a vapore Generalmente questi riscaldatori si equipaggiano con un serpentino primario ed uno secondario montato inferiormente e prossimo all ingresso dell acqua fredda a Gruppo di scarico Fig 11 1 2 Il serpentino primario alimentato con vapore vivo ed il condensato risultante dallo scambio termico viene scaricato nel serpentino secondario dove una parte di esso si trasforma in vapore di rievaporazione e cede la propria entalpia prima di essere scaricato come condensa a bassa pressione Questa idea trova un naturale sviluppo anche nella figura 11 1 3 dove il gruppo riscaldante com prende un normale scambiatore vapore acqua uno scaricatore di condensa a galleggiante ed un piccolo scambiatore a fascio tubiero quale preriscaldatore Quest ultimo scambiatore viene ali mentato con le condense ed il vapore di rievaporazione che viene condensato nella parte supe riore le condense sono quindi sottoraffreddate nella parte inferiore lo scambiatore inferiore collegato in serie con il riscaldatore superiore e preriscalda l acqua di ritorno
54. enti durante le stagioni fredde in cui la richiesta superiore alle disponibilit del vapore di rievaporazione Durante la stagione estiva periodo in cui l impianto di riscaldamento inattivo o durante la prima vera o l autunno l impianto di riscaldamento potrebbe non usare completamente od impiegare solo parzialmente il rievaporato L impianto quindi non sempre funziona in condizioni ideali ma ci nonostante spesso possibile che importo del risparmio energetico effettuato durante le stagioni fredde giustifichi i costi delle apparecchiature per il ricupero del vapore di rievaporazione e per l installazione delle stesse Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Vapore Vapore ad alta pressione Apparecohiatu ad alta IF processo pressione E JE Riduttore p J di pressione Apparecchi di riscaldamento Rievaporatore Vapore a bassa pressione ai riscaldatori Vapore di rievaporazione Condensato Valvola sfioratrice Fig 11 2 1 Talvolta l eccedenza di vapore di rievaporazione pu solo essere scaricata in atmosfera e come illustrato in figura per la regolazione si dovr impiegare una valvola sfioratrice di pressione che da preferire ad una valvola di sicurezza che esplicherebbe una azione on off ed provvista di trim previsto per interventi sporadici La valvola autosfioratrice viene tarata in modo che cominci ad aprir
55. er dettagli riferirsi alle specifiche tecniche TI P136 02 e TI P136 05 e per la portata di condensato prevista si ottiene una pressione di mandata di 3 9 bar 39 m La lunghezza equivalente della tubazione dovuta alla raccorderia ed ai vari componenti montati 200 m 10 220 m Poich sappiamo che 10 m di colonna d acqua in una tubazione verticale esercitano una pres sione di 1 bar avremo che Pressione disponibile ha 37 m 3 7 bar Contropressione innalzamento hs 1 5 bar Pressione disponibile per perdite di carico ht 3 7 1 5 2 2 bar Poich la lunghezza della tubazione rilevante possiamo usare soltanto il 50 1 2 della pressione disponibile 2 2 x 0 5 1 1 bar Pertanto la massima perdita di carico per attrito possibile sar 1 1 bar 220m 5 00 mbar m Portata acqua kg h in tubi di acciaio pesanti Diametro u n u u n mu u n u nominale 3 8 1 2 3 4 1 1 1 4 1 1 2 2 2 1 2 3 4 5 6 Diametro interno mm 12 25 15 75 21 25 27 35 75 41 25 51 54 64 70 82 94 100 125 150 Perdite di carica Portata di acqua kg h mm H 0 m Velocit dell acqua m sec 20 155 307 687 1 290 2 750 4 020 7 240 8 360 12 900 16 300 25 100 36 100 42 400 74 900 121 000 0 38 0 46 0 55 0 65 0 8 0 85 1 0 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 7 2 0 22 163 322 723 1 360 2 890 4 260 7 640 8 820 13 500 17 100
56. finite pericolose pericolo di incendio od esplosione od atmosfere corrosive particolarmente umide polverose ecc Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l e non si dispone di energia elettrica Nello stesso modo delle elettropompe anche le pompe meccaniche possono essere parte di una CRU Questa struttura comprende in questo caso un serbatoio di ricevimento condensa ed una pompa meccanica Non necessario alcun sistema di controllo in quanto la pompa funziona in modo autonomo completamente automatico e solo quando necessario cio solo quando vi disponibilit di condensato nel serbatoio ricevitore La scelta della pompa pi adatta alle portate di condensa da ricuperare richiede attenzione su alcuni punti la pompa funziona ciclicamente cio si riempie e successivamente si svuota pertanto la portata istantanea nella tubazione pu essere parecchie volte maggiore della portata media oraria per questa ragione nel dimensionamento della tubazione di ritorno condensato si dovr tenere conto della portata istantanea caratteristica della pompa metodi di scelta di un elettropompa o di una pompa meccanica per una data applicazione sono signifi cativamente diversi Prima di trattare questo argomento e di vedere alcuni esempi utile ricordare il significato di alcuni termini e cosa significano nello specifico contesto di pompaggio del condensato 4 2 Terminologia 4 2 1 Tensione di vap
57. fluido in una tubazione Per rendere compatibile la misura della caduta di pressione per attrito con la pressione idrostatica essa viene espressa come equivalente ad una pressione idrostatica aggiuntiva La perdita di carico per attrito in funzione della portata del fluido del diametro e della lunghezza della tubazione pu essere ricavata dalle apposite tabelle vedasi ad es la tabella seguente Per essere pi precisi deve essere computata anche la perdita di carico dovuta alla raccorderia od altri componenti montati sulla tubazione Sono disponibili apposite tabelle nelle quali sono riporta te le perdite di carico dovute ai vari tipi di raccorderia valvole o quant altro montato sulla tubazio ne espresse in lunghezza equivalente di tubazione diritta che si somma alla lunghezza effettiva della tubazione per avere la lunghezza totale equivalente In pratica molto raro che la lunghez za aggiuntiva per attrito dovuta a curve raccorderia od altro superi il 10 della lunghezza effettiva della tubazione si pu in pratica applicare questa regola lunghezza totale equivalente le lunghezza effettiva 10 Quasi certamente il progettista di un impianto a vapore utilizzer nel realizzare il progetto i dati del costruttore delle pompe e le relative indicazioni inclusi fattori vari Per quanto riguarda gli esempi contenuti nel presente manuale utilizzeremo il 10 della lunghez za equivalente per tenere conto di queste perdite per attrito
58. ile Quando al controllo il condensato non risulti contaminato pu anche essere usato nuovamente nel processo La figura 9 1 illustra una delle pi semplici installazioni che permette il ricupero di energia termica dal condensato contaminato prima che venga scaricato in fognatura Condense contaminate calde E m Acqua di alimento a 10 C y Scarico al trattamento Fig 9 1 Il condensato caldo contaminato alimenta il serbatoio nel quale posto il serpentino di scambio del calore Il circuito fatto in modo tale che il condensato pi freddo sia scaricato automatica mente man mano che il livello aumenta L acqua di integrazione per alimento della caldaia passa nel serpentino ed assorbe buona parte del calore disponibile ad esempio un aumento di tempe ratura di 6 C consente un risparmio di combustibile di circa 1 La figura 9 2 illustra un altro modo pratico con cui si possono conseguire risparmi energetici Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Serbatoio sopraelevato Vapore di rievaporazione Condense dall alta Gruppo di pressione con Serbatoio di drenaggio serpentino possibilit di rievaporazione inquinamento Gruppo di drenaggio rievaporatore Condense a b p al trattamento Fig 9 2 Il condensato viene inviato ad un serbatoio per la separazione edil ricupero del vapore di rievaporazione che viene a sua volta usato i
59. ima vapore 500 kg h Battente statico per creare una pressione differenziale attraverso lo scaricatore necessaria per lo scarico del condensato Scarico per gravit senza innalzamenti Fig 8 1 1 Scelta e dimensionamento di uno scaricatore di condensa La peggiore condizione si verifica quando l impianto in condizione di inizio stallo In questo momento la quantit di condensato che vogliamo rimuovere attraverso lo scaricatore usando solo il battente statico al massimo Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Determinazione del punto di stallo x s 152 C T2 30 C To 100 C Il punto di stallo pu essere determinato per via grafica mostrata precedentemente oppure attraverso il calcolo Calcolo Metodo grafico 100 X E Ts T2 Tb T2 160 iL A T 00 _ X 140 152 30 100 30 L DA D 120 e AE X E 122 70 100 0 2 E o x 57 4 L E 80 4 5 w i E 60 n 40 T T 20 Carico percentuale 0 di inizio stallo TC Loiros 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Carico percentuale Portata al punto di stallo 500 kg h x 57 4 287 kg h Scelta del tipo di scaricatore di condensa La scelta corretta per questo tipo di applicazione uno scaricatore a galleggiante vedasi il ma nuale Open University Scarico delle condense Lo scaric
60. ione allo scaricatore di condensa di diametro pari a 50 mm 3 2 Tubazioni di scarico dagli scaricatori di condensa La tubazione collegata all uscita dello scaricatore non deve solo trasportare condensato aria o altri gas incondensabili ma anche il vapore di rievaporazione che si genera allorch la pressione del condensato subisce una diminuzione Per quanto lo spazio lo permetta queste tubazioni devono avere la massima pendenza possibile verso il successivo componente del l impianto quale e il serbatoio di ricupero per il vapore nascente e il sistema di raccolta per l alimentazione della pompa condense e il pozzo di ritorno condense per la caldaia o il degasatore Dovranno essere considerate le seguenti condizioni 1 Avviamento Il condensato relativamente freddo e quindi il vapore di rievaporazione sar scarso o inesi stente d altra parte la portata delle condense sar la massima ed anche una sensibile quan tit d aria sar scaricata attraverso lo scaricatore e quindi nella tubazione di scarico assieme al condensato Ne consegue che la tubazione di scarico dello scaricatore dovr essere almeno uguale in diametro all attacco di ingresso dello scaricatore Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 11 12 2 Funzionamento in esercizio Dopo un certo tempo la portata del condensato si assester al valore normale corrispondente alla portata di vapore normalmente utilizzata
61. ione del trattamento chimico richiesto quindi un risparmio sul costo degli additivi chimici necessari ed inoltre una diminuzione dello spurgo continuo blow down come conseguenza alla diminuita ag giunta di additivi chimici Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Nei costi calcolati nel paragrafo 2 6 non sono compresi quelli relativi al blow down poich questi variano da localit a localit in funzione della qualit dell acqua di integrazione Per una caldaia da 1000 kg h di vapore si possono stimare in 1 500 anno Quando si esegua l analisi dei costi di uno specifico progetto tutti questi costi devono essere considerati ed inclusi Risparmio totale annuo Risparmio sul combustibile 11 547 Costo acqua integrazione 2 520 Tassa di depurazione scarichi 1 260 Costi relativi agli spurghi 1 500 Totale 16 827 E quindi evidente che migliorando la gestione del condensato si pu ottenere per una cal daia da 1000 kg h di vapore un risparmio sulle spese di funzionamento di circa 17 000 rm TT 9 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 10 SEZIONE 3 LINEE DI RITORNO CONDENSATO Il dimensionamento delle tubazioni del condensato influenzato da molti fattori per cui difficile stabilire un semplice elenco di raccomandazioni cui fare riferimento essendo in gioco molte varia bili quali ad esempio il sistema di con
62. iscaldare l acqua di integrazione sar 100 5 MJ h x 8400 h 844200 MJ anno Il potere calorifico del combustibile nafta di 41 1 MJ litro e supponendo un rendimento della caldaia pari a 80 0 8 si ha 41 1 x 0 8 32 9 MJ litro Quindi il totale annuo di combustibile necessario per riscaldare la sola acqua di integrazione sara 844200 MJ anno 32 9 MJ litro 25660 litri anno di nafta Se il combustibile costa 0 45 litro la spesa annuale necessaria sar di 0 45 litro x 25660 11 547 Costo dell acqua di integrazione Totale annuo acqua di integrazione 8400 h x 300 kg h 2520 t cio m Supponendo che l acqua costi 1 m la spesa annua sar di 2520 m x 1 m 2 520 Costo degli scarichi Se il condensato non viene ricuperato esso deve essere scaricato in fogna quindi soggetto alla tassa di depurazione delle acque di scarico Il costo annuo sar supposto una tassa di 0 5 m 2520 m x 0 5 m3 1 260 Come detto precedentemente il condensato il fluido ideale quale acqua di alimento calda ie dal quale derivano i seguenti vantaggi 1 Una maggior quantit di condensato e meno acqua di integrazione significa un minor spurgo continuo blow down per il mantenimento di un certo livello del TDS per una spiegazio ne completa vedasi l apposito manuale 2 Pi condensato e meno acqua di integrazione significa una diminuz
63. it di riscaldamento aria lt gt riscaldamento 10 bar 87 kg h 7 bar Lot DE 50 kg h ciascuna _ NE 25 Riscaldatore a acqua 3 bar 176 kg h 8 Scaricatori lt Pr Regolatore temperatura Scambiatore dl Das Interruttore limite di temperatura lt Rievaporatore E Riduttore pressione Unit di riscaldamento Separatore bar 30 kg h Gruppo di pompaggio Sottopasso 0 5 m 30 m dalla Gli docassaa centrale a A 0 non sono rappresentati A e Condense o A ae Vapore di rievaporazione e condense Vapore a 10 bar 200 m dalla centrale termica al punto x Fig 12 1 numeri accanto alle linee della figura rappresentano il diametro in mm delle tubazioni La portata di ritorno condensato alla centrale termica di 531 kg h La pressione nella tubazione di ritorno condensato di 0 5 bar g 1 Dimensionare le tubazioni di ritorno condensato segnate con linea tratteggiata nel disegno che uniscono le utenze ed il rievaporatore al serbatoio servito dalla pompa Calcolare la portata di vapore di rievaporazione nelle tubazioni di ritorno condensato Dimensionare il serbatoio di rievaporazione Dimensionare la tubazione del vapore di rievaporazione Dimensionare la tubazione di mandata pompa condensato al locale caldaia sulla base delle seguenti informazioni Portata condensato di ritorno 531 kg h Pompa utilizzata tipo a vapore da 1 Vapore motore dispo
64. iversity AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 8 4 Combinazione pompa scaricatore Scelta dello scaricatore giusto scegliere uno scaricatore a galleggiante per questa applicazione Si veda il manuale Vapore Condense drenaggio e scarico Lo scaricatore scelto deve essere adeguato alla massima pressione di esercizio dell impianto Poich gli scaricatori disponibili per il campo del nostro esempio sono per una pressione nomina le di 4 5 10 e 14 bar g ed essendo la pressione massima di esercizio del nostro impianto di 4 bar g e la pressione del vapore motore di 7 bar g la pressione nominale pi adatta a queste condizioni di lavoro quella di 10 bar g Lo scaricatore di condensa viene usato congiuntamente ad una pompa deve essere pertanto dimensionato per la portata della pompa si ricorda che la pompa meccanica a pressione MFP Mechanical Fluid Pump ha un funzionamento ciclico e che la sua portata istantanea di gran lunga superiore alla portata media del condensato trattato Per dimensionare lo scaricatore usiamo una regola pratica derivata dell esperienza Capacit di scarico dello scaricatore Portata condensato nelle condizioni di stallo x 4 con pressione differenziale di 0 5 bar Q 4x 357 kg h 1428 kg h 1 FT14 DN25 HC 1 e 2 FT14 DN40 e 50 30000 AE 4 volte la portata 20000 alle condizioni di stallo con 0 5 di bar di pressione differenziale 10000
65. l diametro delle tubazioni Diametro mm 15 20 25 32 40 50 65 80 100 Velocit m sec 0 6 0 8 1 0 1 2 1 3 1 5 1 8 1 9 2 4 La velocit rilevabile dalla tabella che abbiamo usato per determinare la perdita di carico o pu essere calcolata usando la formula seguente Portata max kg h diam tubaz mm x 2 827 Velocit condensato m s La portata ponderale varia leggermente con la temperatura ma in modo tale da non influenzare significativamente il risultato Nell esempio precedente la velocit del condensato nella tubazione di mandata della pompa risulta di circa 1 4 m s mentre la velocit massima consigliata per una tubazione di 54 mm di diametro v tabella di poco superiore a 1 5 m s Il momento massa x velocit dell acqua contenuta in una tubazione di lunghezza sensibile tale da mantenere in movimento l acqua per un breve tempo dopo che la pompa ha eseguito la sua fase di pompaggio A causa di questo fenomeno si ha un risucchio del condensato contenuto nella pompa nella tubazione di mandata Allorch l acqua nella tubazione si ferma la contropressione sulla linea di mandata comprime e condensa le bolle di vapore di rievaporazione che si erano formate con il risucchio per cui l acqua stessa inverte violentemente il proprio movimento e urta la valvola di non ritorno La risultante pu essere un colpo d ariete abbastanza forte che potrebbe causare seri problemi G
66. n un serpentino per preriscaldare l acqua di alimento della caldaia Le condense a bassa pressione in uscita dal serpentino unitamente a quelle del serbatoio di rievaporazione vengono poi inviate al serbatoio di ricupero per la preparazione dell acqua calda di lavaggio in alcuni casi con vapore a bassa pressione pu essere pi conveniente convogliare diret tamente dalle vasche di trattamento galvanico sia il condensato che il vapore di rievaporazione diretta mente nei serbatoi di ricupero per la preparazione dell acqua calda di lavaggio Analogamente si pu realizzare il circuito di ricupero energetico per il condensato formatosi per il riscaldamento a vapore dei serbatoi della nafta usata per la combustione in caldaie Sovente questo condensato sospetto di essere inquinato da perdite sui serpentini di riscaldamento viene direttamen te scaricato al trattamento e o in fogna Il vapore di rievaporazione ricuperato da questo condensato pu essere usato per preriscaldare l acqua di integrazione Per ogni sistema che preveda l uso di liquidi contaminati si dovrebbe sempre fare una revisione critica che contempli la peggiore condizione che possa verificarsi Per esempio se il condensato corrosivo dell esempio precedente fosse passato all interno del serpentino e fosse anche stato sotto pressione ogni perdita dal serpentino avrebbe inquinato l acqua di alimento della caldaia Altri esempi quale effetto avrebbe il blocco dello
67. nera il massimo del vapore nascente nella tuba zione di ritorno condensato e poich il vapore di rievaporazione possiede un volume relativamen te grande spinger violentemente la condensa presente verso lo scarico Le bolle di vapore che vanno verso lo scarico collassano velocemente non appena vengono in contatto con il condensa to a temperatura inferiore oppure con la parete pi fredda della tubazione Entrambi questi effetti portano alla formazione di colpi di ariete La soluzione migliore di questo problema quella di evitare il collegamento diretto dello scarica tore alle tubazioni allagate e quindi convogliare condensato e vapore di rievaporazione nel punto pi vicino di raccolta come mostrato nella figura seguente Se questo non praticamente possibile una seconda soluzione pu essere quella di usare sca ricatori di tipo termostatico per esempio a pressione equilibrata che trattengono il condensato fintanto che non si sia sottoraffreddato Naturalmente per evitare che parte della condensa per manga nella tubazione vapore essenziale prevedere una capace tasca di raccolta costituita da un tronchetto avente diametro pari alla tubazione del vapore ed un tratto di collegamento allo scaricatore con tubo non coibentato lungo 2 3 m Il tubo di collegamento provveder a contenere ed a raffreddare la condensa fino alla temperatura di funzionamento dello scaricatore Un altra possibilit quella di usare uno scaricatore a galleggiant
68. nibile a 5 2 bar g Contropressione 1 0 barg Innalzamento conden sato di 10 m La versione completa delle tabelle necessarie pu essere trovata nel manuale Spirax Sarco Engineering Data Book q Eron 68 e Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 69 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 70 e _____ L WM Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l O 2 DT Sr VE ooo a Gs Sa Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l UKAS QUALITY MANAGEMENT 001 Certificato No LRC 180457 ISO 9001 Spirax Sarco S r l Via per Cinisello 18 20054 Nova Milanese MI Tel 0362 49 17 1 Fax 0362 49 17 307 Sito Internet www spiraxsarco com it E mail marketing it spiraxsarco com Pira arco AC 02 02 05 2004
69. no condensato si trova nella posizione mostrata nella figura 7 1 3 cio ad una altezza tale da generare contropressioni allo scarico 36 e _ r gt Y rY Y Yr e ao pr pia eee Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 1 0 bar g Batteria di riscaldamento aria 1 5 bar g Fig 7 1 3 Stallo causato da linea di ritorno sopraelevata La pressione idrostatica battente nella linea di ritorno condense impedisce il libero scarico del condensato dalla batteria Le condizioni di stallo che si verificano frequentemente nelle apparecchiature di scambio termico dotate di regolazione possono essere evitate mediante l in serzione di una pompa come mostrato in figura 7 1 4 Vapore Condense Fig 7 1 4 Condizioni di stallo su batteria di riscaldamento aria DD C 37 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 38 7 2 Determinazione delle condizioni di stallo In modo semplificativo poniamo che il trasferimento di energia termica sia determinato da Q UA in cui U coefficiente totale di trasferimento di energia termica in W m C A superficie di trasferimento in m At differenza di temperatura tra il mezzo riscaldante vapore e la temperatura media del prodotto che deve essere riscaldato in C Per un dato scambiatore il prodotto U x A sostanzialmente costante per cui Q energia termica trasmessa
70. no si chiama cavitazione e pu provocare notevoli danni in breve tempo sia alla girante che al corpo della pompa inoltre causa di rumori fastidiosi simile a quello di un lancio di ghiaietto contro una lamiera costruttori spesso raccomandano di non usare elettropompe per il pompaggio di condense con temperature superiori ai 98 C Alcuni limitano la temperatura da 94 C a 96 C 4 2 2 Battente Il termine battente usato in ingegneria per indicare l energia potenziale di un determinato Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 21 Fig 4 2 2 fluido in un determinato punto dell impianto Il battente si pu misurare in diversi modi Un modo comune la misura della pressione del fluido in un determinato punto dell impianto Ad esempio nella figura 4 2 2 la pompa deve scaricare contro un battente di 3 bar g mentre sull aspirazione vi un battente di 0 1 bar g 4 2 3 Pressione idrostatica Il secondo modo di misurare un battente la pressione idrostatica cio l altezza del liquido sovra stante un determinato punto dell impianto 22 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l i Colonna 29m idrostatica netta Colonna i o y 30m idrostatica ue e di mandata Colonna idrostatica di riempimento Colonna idrostatica in aspirazione y Fig 4 2 3 1 Nella figura 4 2 3 1 la pompa alim
71. nto del l acqua di alimento delle caldaie 2 6 Risparmio conseguito con il ricupero del condensato L esempio seguente dimostra come si possono mediamente risparmiare almeno 11 500 anno di solo combustibile per una caldaia da 1000 kg h che utilizza condensato di ricupero In questo esempio si tratter di combustibile nafta con potere calorifico di 41 1 MJ litro e si user per l acqua 4 186 kJ kg K quale calore specifico RISPARMIO DI COMBUSTIBILE Se il condensato ricuperato a 90 C l acqua di integrazione a _ errre 10 C La differenza di temperatura eere 80 C Per incrementare di 80 C la temperatura dell acqua di integrazione si richiedono per ogni kg della stessa 1 kg x 80 C x 4 186 kJ kg K 335 kJ energia termica richiesta anche per ogni kg di condensato non ricuperato Supponiamo che la caldaia produca 1000 kg h di vapore e che si ricuperi il 70 del conden sato Dobbiamo quindi usare e riscaldare il 30 300 kg h di acqua di integrazione rr I aOOem_TE_ 7 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l L energia necessaria per riscaldare l acqua di integrazione a 90 C sar 335 kJ kg x 300 kg h 100 5 MJ h Se l impianto funziona 24 h al giorno 7 giorni la settimana e 50 settimane anno il numero di ore da considerare sar di 8400 Pertanto l energia richiesta per r
72. o come creare una pressione differenziale positiva attraverso lo scaricatore e discuteremo i parametri che si usano per selezionare e dimensionare le varie apparecchiature necessarie allo scopo Esempio tipico e Batteria di riscaldamento aria con regolazione di temperatura e progettata per riscaldare l aria da 5 C a 30 C e Portata massima di condensato dell impianto paria a 500 kg h con alimentazione di vapore a 4 bar q e Laportata massica del fluido secondario rimane costante come pure la temperatura prefissata tuttavia la temperatura dell aria introdotta varia col variare delle condizioni ambientali Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 41 42 8 1 1 Esempio Non vi contropressione sul condensato e lo stesso deve essere scaricato per gravit ad esem pio al piano inferiore attraverso una soletta fino al punto di raccolta costituito da un serbatoio sfiatato all atmosfera Soluzione 1 Installare un rompivuoto a valle della valvola di regolazione Questo assicura che la pressione nell impianto non sar mai minore della pressione atmosferica 2 Installare lo scaricatore sotto la batteria di scambio con un sensibile battente statico in modo che sia sufficiente per il funzionamento corretto dello scaricatore stesso Valvola rompivuoto che assicura una pressione minima Pressione massima non inferiore all atmosfera vapore 4 bar g Portata mass
73. o non sufficiente a smaltire la portata del momento per cui si raggiunge il livello di secondo intervento e all avviamento del sistema durante il quale come visto precedentemente ci siano maggiori quantitativi di condensa da ricuperare e sia necessario garantire condizioni di sicurezza e di continuit di funzionamento dell impianto E molto importante che il progettista del sistema valuti attentamente questi punti e sia a cono scenza delle caratteristiche della CRU attraverso le specifiche del costruttore per evitare tra l altro possibili sottodimensionamenti della tubazione di mandata della pompa 4 1 2 Pompe ad azionamento meccanico Le pompe meccaniche con azionamento mediante fluido in pressione possono essere impiegate in quasi tutti i casi di applicazione delle elettropompe esse sono particolarmente adatte per il pompaggio del condensato Sono costituite da un corpo metallico nel quale il condensato si riversa per gravit il corpo contiene un galleggiante ed un meccanismo automatico che aziona un gruppo di valvole le quali permettono l entrata del fluido motore generalmente possono essere usati vapore od anche aria compressa od altri gas ed alternativamente lo sfiato dello stesso Viene cos generata un azione ciclica Allorch il vapore pressurizza il corpo pompa il condensato contenuto forzato in uscita nella tubazione di mandata attraverso la valvola di non ritorno dello scarico Il meccanismo quindi in
74. one l entalpia dell acqua sottoraffreddata risulter inferiore Nell esempio precedente con uno scaricatore che scarica la condensa a 15 C sotto la temperatura di saturazione l entalpia dell acqua condensa to sar di 656 kJ kg anzich di 721 4 kJ kg Similmente se la tubazione di ritorno del condensato collegata ad un serbatoio nel quale vi una pressione di 1 bar g l entalpia dell acqua satura scaricata dallo scaricatore sar di 505 6 kJ kg e l entalpia di evaporazione sar di 2201 1 kJ kg Valori dedotti dalla tabella del vapore saturo La proporzione di condensato che si trasformer in vapore di rievaporazione pu essere calcolata come segue Entalpia dell acqua satura a 7 bar g 656 kJ kg Entalpia dell acqua satura a 1 bar g 505 6 kJ kg Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 57 Eccedenza di entalpia 150 4 kJ kg Entalpia di evaporazione a 1 bar g 2201 1 kJ kg Proporzione di vapore di rievaporazione 150 4 2201 1 0 068 kg rievaporato kg di condensa Se utenza utilizza vapore per 250 kg h di condensa la quantit di vapore di rievaporazione generato dalla condensa a 1 bar g sar 0 068 x 250 17 1 kg h 10 3 Dimensionamento dei serbatoi di ricupero del vapore di rievaporazione Per poter utilizzare il vapore di rievaporazione necessario separare il vapore dal condensato a mezzo di apposito serbatoio di rievaporazione Si tratta in gener
75. oni di ingresso condensa to e di uscita del vapore di rievaporazione ver ranno stabiliti in modo che la velocit del va pore non superi i 15 m s sia all ingresso che all uscita In buona parte delle applicazioni si utilizzano serbatoi standard aventi diametro nel campo Uscita condense da 150 a 380 mm Ingresso Fig 10 3 1 58 Z Z I _ WZMlMAUAeE M Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Misura Diametro Altezza Diametro Altezza al Diametro Portata Portata scarico tronchetto ingresso e massima massima condense di ingresso uscita vapore condense vapore mm mm mm mm mm kg h kg h 150 150 1100 40 282 65 900 225 200 200 1100 40 290 100 2250 450 300 300 1150 50 307 125 4500 900 380 380 1260 50 330 150 9000 1400 460 1200 50 400 175 12700 2050 500 1400 65 450 200 15900 2400 600 1400 65 450 225 20400 3500 760 1400 80 450 300 34000 5600 920 1500 80 500 350 50000 8200 Attenzione i dati di portata massima e le dimensioni sono indicativi e devono essere verificati in funzione delle condizioni effettive di esercizio alta e bassa pressione volumi specifici tipo di applicazione Esempio Uno scambiatore di calore funziona con vapore a 5 bar g e condensa 1500 kg h di vapore Il condensato scaricato inviato ad un serbatoio di rievaporazione funzionante a 0 3 bar g La quantit di vapore di rievaporazione g
76. ore Questo termine usato per definire la pressione corrispondente alla temperatura in cui si ha l ebollizione e la conversione da liquido a vapore a 1 bar ass l acqua bolle a 100 C a 7 bar g l acqua bolle a 170 5 C Nel pompaggio delle condense la pressione del vapore molto importante poich il condensato ha generalmente una temperatura vicina al proprio punto di ebollizione e questo pu creare problemi circa l uso di pompe centrifughe infatti al condensato aspirato dalla pompa viene impressa nella girante una forte accelerazione con la conseguenza che nel liquido si genera una caduta di pressio ne quando questa caduta di pressione porta il condensato ad una pressione inferiore a quella di saturazione per la temperatura che possiede si avr una ebollizione del liquido e parte di esso verr trasformato in bolle di vapore si avr in pratica il fenomeno della rievaporazione Queste bolle di vapore insieme al condensato che le trasporta raggiungono successivamente una pressione pari a quella di mandata della pompa A questa nuova pressione sensibilmente superiore a quella in cui si formata l evaporazione le bolle di vapore implodono rapidamente poich a pressione maggiore di quella di saturazione Limplosione di queste bolle causa dei vuoti che vengono rapidamente riempiti dal condensato con un notevole aumento di pressione localiz zata che si manifesta con violenti impatti sulle superfici metalliche Questo fenome
77. ori dispongono di pompe con diversi tipi di girante adatte a tempera ture differenziate ad es 90 C 94 C e 98 C e Ilbattente totale da superare alla mandata che deve essere calcolato come indicato nella sez 4 e La portata di mandata della pompa in modo da dimensionare adeguatamente le tubazioni di ritorno condensato Assicurarsi che i dati del costruttore della CRU siano conformi alle necessit del sistema Esempio Temperatura condensato 94 C Portata del condensato da ricuperare 1000 kg h Battente idrostatico richiesto 30m Lunghezza tubazione di ritorno condensato 150m Con i dati cos definiti si pu procedere ad una prima selezione della CRU usando il seguente diagramma del fornitore 35 30 25 20 15 10 Pressione mandata pompa in m di c a 5 100 200 300 400 500 1000 2000 Portata condensato a 94 C in kg h Fig 5 1 Scegliere l unit CRU 1 T_ T __TCT ___ _ T _ T _ T _ T _ _ P _ _ _ P gt _ _ _Y Z_Prv PZ_ zRZ_PrYP_m_P_TrPPry _yo _ rzPhPgoA Ao_ oM 27 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 28 5 2 Dimensionamento della tubazione di ritorno condensato Dal diagramma usato per la scelta si ricava che la CRU 1 prevista per trattare 2000 kg h di condensato logicamente quindi la pompa deve pompare almeno 2000 kg h poich nel nostro caso si devono pompare solo 1000 kg h la pompa avr lunghi
78. perfino inibire lo scarico degli scaricatori funzionanti a pressione minore Pressione variabile 0 10 bar g O bar g Barilotto ricevitore 0 bar g Fig 3 2 2 Condense provenienti da diverse pressioni e convogliate ad una linea di ritorno comune Praticamente ciascuna linea di scarico dallo scaricatore alla tubazione comune di ritorno dovreb be essere dimensionata in base alle quantit di condensato e relativo vapore di rievaporazione imponendo velocit congrue tali cio che assicurino lo scarico anche agli scaricatori funzionanti a pressioni pi basse Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 3 2 3 Contropressione agli scaricatori La contropressione relativa alle tubazioni di collegamento tra scaricatore e tubazione comune di ritorno condensato la somma di almeno 3 componenti 1 La pressione esistente al termine della linea di ritorno delle condense oppure la pressione nel serbatoio nel quale scarica la linea di ritorno condensato 2 Ilbattente idrostatico gravante sullo scaricatore imposto dalla necessit di innalzare il condensato per esempio da uno scaricatore installato ad un livello inferiore rispetto la linea di ritorno condensato Un innalzamento di 10 m costituisce una contropressione di 1 bar quindi 1 m corrisponde alla contropressione di 0 1 bar 3 Le resistenze per attrito dovute al flusso del condensato dell aria e del vapore di rievaporazione 3 2 4 Line
79. periodi di inattivit Dai dati del costruttore ricaviamo che questa pompa ha una capacit di pompaggio di 1 5 volte la portata massima indicata nel diagramma cio 1 5 x 2000 kg h 3000 kg h Questa portata oraria dovr essere utilizzata per dimensionare la tubazione di ritorno del condensato Come mostrato nell esempio della sez 4 ora possibile determinare la dimensione ottimale della tubazione di ritorno Lunghezza della tubazione 150m Lunghezza equivalente 150m 10 165m Portate di acqua kg h nelle tubazioni e perdite di carico per attrito Perdita di carico Diametro tubazione mm Pa m mbar m 15 20 25 32 40 50 65 80 100 100 1 0 180 418 785 1701 2590 4990 10115 15649 31879 114 1 14 194 450 845 1832 2790 5366 10841 16828 34247 118 1 18 198 457 857 1890 2830 5443 11022 17055 34746 131 1 31 209 484 907 1996 2994 5761 11657 18053 36742 137 1 37 215 497 931 2018 3071 5906 11948 18507 37667 Dalla precedente tabella delle perdite di carico ricaviamo che usando una tubazione di 40 mm di diametro e per una portata di 3000 kg h avremo una perdita di carico per attrito compresa tra 1 31 e 1 37 mbar m assumiamo per il nostro caso 1 32 mbar m La perdita di carico per attrito h sar 1 32 mbar m x 165m 217 mbar 2 170m Il battente totale idrostatico richiesto per la nostra pompa sar battente idrostatico per innalzamento 3
80. porazione si stabilizzer ad un valore simile a quella esistente nella rete a bassa pressione Il vapore di rievaporazione provvede all alimentazione del vapore con pressione controllata e quantit disponibile nella rete a bassa pressione mentre la riduttrice di pressione fornisce soltanto la portata necessaria per mantenere la pressione prefissata nella rete Come detto precedentemente se le utenze della rete a bassa pressione non sempre utilizzano una portata vapore superiore a quella disponibile del vapore di rievaporazione bisogner installare sull impianto una valvola di sicurezza od una valvola di sfioro per il vapore non utilizzato Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 61 62 SEZIONE 11 UTILIZZAZIONI TIPICHE DEL VAPORE DI RIEVAPORAZIONE 11 1 Vapore di rievaporazione disponibilit e richiesta in sincronia Le applicazioni in cui il consumo di vapore di rievaporazione proporzionale alla portata di vapore vivo rappresentano l impiego ideale in cui si pu realizzare il massimo ricupero Le batterie di riscaldamento dell aria viste precedentemente sono un esempio tipico Vi sono comunque molte applicazioni pratiche simili fra cui anche le installazioni per il riscaldamento ambienti a mezzo di pannelli radianti o riscaldatori a batteria Valvola di riduzione di pressione Alimentazione vapore ad alta pressione Riscaldatori a bassa pressione
81. ra possiamo rivedere la procedura di scelta e di dimensionamento delle apparechiature Nel nostro caso poniamo a 7 bar g la pressione del Vapore Motore 8 3 Gruppo automatico di drenaggio Scelta e Caricare nel computer il programma di dimensionamento e Inserire i dati nei campi sotto evidenziati Battente di Installazione Pressione Vapore Motore Pressione Linea Ritorno Pressione Vapore Portata Vapore Temperatura Ingresso Secondario Temperatura Uscita Secondario Scegliere la condizione di variabilit 1 Temperatura Ingresso 2 Temperatura Uscita Secondario Variabile Secondario Variabile 3 Portata Secondario Variabile Condizioni Operative Sistema di Drenaggio Limiti di Validit Condizioni Max Carico Processo 1 Temperatura Ingresso Secondario Variabile Battente di Installazione mm 400 200 1000mm Pressione Vapore 4 barg 2 Temperatura Uscita Secondario Variabile Pressione Vapore Motore bar g 7 00 0 14 barg Portata Vapore 500 kg h 3 Portata Secondario Variabile Pressione Linea Ritorno bar g 0 80 0 5barg Tin Secondario 5 C Dimensionamento OK T us Secondario 30 C CONDIZIONE D INGRESSO 1 000 T I T T T T Pompa Scaricatore Portata Processo 35004 4 l Temperatura Ingresso Secondario Variabile 3000 q SO 2 S E E 1500 o a di Gs SE PEER pt 1 a
82. rch si verifica e calcoleremo su alcuni circuiti come prevedere l evento Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Cause di blocco del condensato Generalmente si crede che la pressione del vapore in uno scambiatore di calore a vapore sia pi che sufficiente ad assicurare lo scarico del condensato Ci sono tuttavia due condizioni del pro cesso che possono impedire la normale evacuazione delle condense e elevata contropressione vapore e bassa pressione all ingresso dello scambiatore In presenza di ciascuna di queste condizioni si verifica un insufficiente pressione differenziale necessaria per lo scarico del condensato nella tubazione di ritorno attraverso lo scaricatore Quando il condensato non viene scaricato regolarmente lo scambiatore inizia ad allagarsi D altra parte per mantenere un controllo ottimale della temperatura del processo e prevenire guasti di tipo meccanico o dovuti a corrosione nello scambiatore essenziale effettuare lo scari co del condensato non appena questo si forma mantenendo libera la superficie di scambio tale condizione pu essere garantita da una sufficiente pressione differenziale Un insufficienza della pressione differenziale pu essere imputata sia allo scambiatore progetto errato o funzionamento anomalo oppure alla linea di ritorno del condensato 1 Con regolazione in funzione quando la temperatura del prodotto aumenta la valvola di regolazione del
83. redda quale acqua di alimento per la caldaia questa avr un influenza nega tiva sulla capacit della caldaia di produrre vapore nelle richieste di punta La potenzialit di una caldaia si pu esprimere in diversi modi il pi comune definito da a che indica la quantit di vapore in kg ora producibile dalla caldaia se alimentata con acqua a 100 C e se producente vapore a pressione atmosferica E chiaro che a parit di combusti bile minore la temperatura dell acqua di alimento e minore sar la produzione di vapore la produzione diminuir inoltre con il progressivo aumento della pressione di generazione Ci sono altri vantaggi nell alimentare una caldaia con acqua a pi alta temperatura possibile ma questo sar discusso nel manuale AC10 01 Caldaie caratteristiche relative e prelie vo del vapore 2 5 Acqua di alimento ideale Il condensato acqua distillata che praticamente non contiene solidi in soluzione TDS Se si ricupera il condensato e lo si usa per l alimento della caldaia viene altres ridotto lo spurgo continuo dell acqua di caldaia blow down Lo spurgo continuo dell acqua di caldaia viene effettuato allo scopo di ridurre la concentra zione di solidi in soluzione riducendo quindi questo scarico si riducono le perdite di energia termica Argomento discusso nel manuale AC 10 01 Spurghi di caldaia Ricuperando il condensato si riducono anche gli additivi chimici usati per il trattame
84. rendiamo l esempio precedente che ci dimostra come il 10 di condensato rievapora passan do da una pressione a monte di 4 bar alla pressione atmosferica Esempio di dimensionamento di una tubazione condensato Supponiamo di avere 1000 kg h di condensato alle condizioni di pressione visti precedentemente 4 bar g monte 0 bar g valle Questo significa che per ogni chilogrammo di condensa espulsa dallo scaricatore avremo nella tubazione di ritorno 0 1 kg di vapore a 0 bar e 0 9 kg di acqua calda In peso In volume Condensato 900 kg h Condensato 0 9 m h Vapore di rievaporazione 100 kg h Vapore di rievaporazione 167 3 m h 4 bar g Fig 3 2 1 1 Volume dell acqua 900 Ih 0 9m h Volume del vapore 100 kg h 167 3 m h Volume totale 168 2 m h Il volume specifico del vapore saturo a O bar g 1 673 m kg L Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 14 100 kg di vapore di rievaporazione 99 44 del volume totale 900 kg condensato 0 56 del volume totale Fig 3 2 1 2 La portata volumetrica della tubazione sar quindi di 168 2 m h in cui il vapore rappresenta il 99 44 del volume mentre l acqua rappresenta soltanto lo 0 56 per cui praticamente il vapore di rievaporazione occupa tutto il volume della tubazione Il risultato di immettere nella tubazione di ritorno un cos alto volume di vapore quello di provo care una contropressione a valore superatmosferi
85. ri il seguente esempio Temperatura di saturazione a 7 bar g 170 5 C Temperatura di taratura dello scaricatore 13 C 170 5 13 157 5 C Pressione corrispondente a 157 5 C 5 0 barg Pertanto si dovr considerare una pressione a monte pari a 5 bar g anzich a 7 bar g Questo permette l impiego di una tubazione di diametro minore 3 Carico all avviamento dell impianto Nelle condizioni di avviamento l impianto freddo e quindi si ha la massima produzione di condensato La portata di avviamento per differisce notevolmente da un impianto all altro perch funzione anche del tempo di preriscaldo per cui gli impiantisti in base alla loro esperienza ed alle diverse parti dell impianto e dell uso relativo possono applicare un fattore di sicurezza indicativamente compreso tra 2 e 3 che garantisca il corretto funzionamento del sistema Generalmente si applicano queste considerazioni per impianti con frequenti fermate e riavviamenti E possibile inoltre che non tutte le apparecchiature di un particolare impianto debbano funziona re contemporaneamente ed eventuali altre necessit peculiari dovranno essere tenute presenti Ad esempio in una lavanderia all avviamento l acqua di lavaggio deve essere riscaldata dopo un certo tempo vengono inseriti gli essicatori ed in seguito verr attivata anche la stiratura Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 15 16 4 Luso di rievaporatori
86. ricupero anche per quantit modeste economicamente giustificato Perfino il ricupero del condensato da un singolo scaricatore spesso conveniente Gli esempi mostrati in questa sezione dimostreranno l entit ed il costo dell energia disponi bile nelle condense La quantit di condensato non ricuperato deve essere rimpiazzata da acqua di integrazione la quale per essere usata come acqua di alimento deve essere tratta ta e portata alla stessa temperatura del condensato ad esempio a 90 C Ne consegue che con il ricupero del condensato si riducono i costi energetici dell impianto 2 2 Costo dell acqua La quantit di condensato non ricuperato deve essere rimpiazzata da acqua di integrazione prelevata dall acquedotto Con il ricupero del condensato il costo dell acqua di integrazione viene ridotto 2 3 Limitazioni sugli scarichi Secondo le leggi vigenti l acqua ad elevata temperatura non deve essere scaricata in un collettore pubblico poich nociva all ambiente e potrebbe anche danneggiare il sistema delle condutture Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Poich l acqua derivante dal condensato a sensibile temperatura deve essere necessaria mente trattata prima di essere scaricata con i costi che ne conseguono Con il ricupero del condensato anche questi costi vengono pertanto ridotti 2 4 Massimizzazione della produzione di vapore della caldaia Usando acqua f
87. sideriamo 1 bar 10 m 0 17325 bar 1 7325 m di colonna d acqua 4 2 5 Battente totale sulla mandata Il battente totale sulla mandata hi al quale deve far fronte la pompa sar ovviamente la somma di e pressione richiesta per l innalzamento dell acqua al livello richiesto e pressione richiesta per trasportare l acqua nella tubazione hi hs hi Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 25 Battente totale di riempimento Direzione del flusso Battente totale di mandata pompa Fig 4 2 5 Rifacendoci all esempio precedente battente totale richiesto battente statico totale battente statico equivalente alla perdita di carico per attrito 29m 1 7325 m 30 7325 m 268 _ _ _r7_ _7_7r_ _rmroTrPrrpD ll ll e e e e Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZ 5 DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI POMPAGGIO CONDENSATO CON ELETTROPOMPA 5 1 Dimensionamento della CRU Unit di ricupero condensato Per dimensionare una CRU con elettropompa occorre conoscere e La portata delle condense in kg h che convogliata nel ricevitore al carico nominale il fattore che tiene conto del carico all avviamento dell impianto gi compreso nei dati del costruttore dell unit e La temperatura del condensato Essa deve essere inferiore a 98 C per evitare problemi di cavitazione alcuni costrutt
88. simo carico Pieno carico Tin 20 Vapore T 120 valori evidenziati possono essere cambiati Tout 70 T sat di contropressione 100 Temperatura di saturazione corrispondente alla Carico Tin T out T vapore LMTD T back contropressione 100 20 70 120 72 100 90 20 70 113 099 65 100 80 20 70 106 2736 58 100 70 20 70 99 55431 50 100 60 20 70 92 9906 43 100 50 20 70 86 66667 36 100 40 20 70 80 73686 29 100 30 20 70 75 50699 22 100 20 20 70 71 6129 14 100 10 20 70 70 04888 7 100 1 20 70 70 1 100 Il diagramma generato dal programma varia al variare di ogni ingresso ed il punto di stallo si pu leggere sull asse delle ascisse come riprodotto sul precedente diagramma Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZ 8 RIMOZIONE DEL CONDENSATO Dopo aver discusso del come del perch e le conseguenze della situazione di stallo vediamo ora quali metodi sono disponibili per rimuovere in modo pratico ed efficiente le condense dalle utenze che utilizzano vapore circuiti da realizzare possono variare in funzione delle applicazioni ma il punto fondamentale sar sempre quello che per rimuovere il condensato da una utenza neces sario creare e mantenere una pressione differenziale positiva attraverso lo scaricatore di conden sa Per implementare la nostra descrizione e useremo esempi tipici e dimostrerem
89. somministrando calore all acqua satura e mantenendo costante la pressione Vapore vapore Per esempio quando si applica un carico consumo ad una caldaia e la pressione del generatore diminuisce a causa di questo carico parte dell acqua contenuta in caldaia rievaporer aggiungen dosi alla quantit di vapore prodotto per effetto della combustione Siccome tutto questo vapore prodotto all interno della caldaia viene denominato vapore vivo Solo quando la rievaporazione avviene all esterno della caldaia ed prodotto da un abbassamento della pressione delle condense come avviene dal lato di uscita degli scaricatori di condensa o comunque senza l ausilio della combustione il fenomeno viene chiamato vapore di rievaporazione Questa denominazione porta sovente a credere in modo erroneo ed improprio che il vapore di rievaporazione sia in qualche modo diverso e meno pregiato del vapore vivo In qualsiasi impianto in cui l obbiettivo principale anche quello del massimo rendimento possibile e questo dovrebbe essere il principio conduttore di tutti gli impianti il vapore di rievaporazione dovr essere separato dal condensato per essere riutilizzato a pressione pi bassa ad integrazione del vapore vivo ridotto che fornisce le utenze che necessitano di tale alimentazione Ogni chilogram mo di vapore di rievaporazione utilizzato sostituisce e fa risparmiare un chilogrammo di vapore vivo che dovrebbe essere fornito direttamente dalla
90. sto manuale si intende affrontare i problemi del ricupero del condensato del trasporto e del ricupero del vapore di rievaporazione Il nostro obbiettivo quello di esaminare gli aspetti tecnici affrontati quotidia namente dagli esperti e di fornire semplici linee di guida agli utilizzatori occasionali Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l SEZ 2 PERCH RICUPERARE IL CONDENSATO In un impianto vera di Erergiafotate delvapore mente efficiente si ri cupera quanto piu 2500 possibile condensa to caldo formatosi 2000 per la condensazio ne del vapore usato dagli utilizzatori in viandolo al sistema di alimento della cal 1000 daia L energia ricu perata comporta una riduzione del combu stibile usato per Pali mento della caldaia Il grafico illustra Pressione bar g l entalpia del vapore ad esempio per il vapore saturo a 7 bar g Entalpia di rievaporalzione 1500 Entalpia kJ kg Energia nel condensato Energia del condensato a pressione atmosferica Energia totale dalle tavole del vapore 2769kJ kg Energia trasferita al prodotto per condensazione 2048 kJ kg Energia ancora presente nel condensato 721 kJ kg Percentuale dell energia totale fornita dalla caldaia 721 2769 26 2 1 Valutazione economica Il condensato un importante risorsa per cui il suo
91. superiore rispetto al primo metodo considerato Pi adatto per sistemi a pressione superiore rispetto al primo metodo infatti il sistema a ciclo chiuso ed elimina ogni problema dovuto al vapore di rievaporazione L aria ed i gas incondensabili non vengono pi immessi nel sistema vapore eliminando quindi la necessit di spurghi migliorando cos la rapidit di risposta dell impianto alle variazioni del carico Luso di un programma computerizzato che permette di considerare tutte le variabili di proces so e di eseguire tutti i calcoli complessi consentendo di prevedere esattamente tutte le condi zioni di funzionamento Svantaggi Pi costoso rispetto al primo metodo Il gruppo automatico di drenaggio e pompaggio dedicato ad un solo utilizzatore dell impianto Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 49 Conclusione Una soluzione soddisfacente per tutti i casi in cui e Sia necessario innalzare il condensato ad un livello superiore e o immetterlo in una tubazione pressurizzata e La pressione del vapore a pieno carico elevata o comunque superiore a 4 bar per cui il vapore di rievaporazione gioca un ruolo significativo nel bilancio energetico e La portata di condensato nel campo da 250 a 4000 kg h e Vi uno spazio limitato sotto l impianto da cui scaricare il condensato BO re _ _ r7 Yr r r r aaopnpnpananaaAaAaA 4 e Spirax Sarco Open Un
92. tore d aria per lo scarico degli incondensati Collettore di accumulo condense durante ciclo attivo della pompa Gruppo pompa scaricatore Fig 8 4 3 Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l Vantaggi Una soluzione ampiamente collaudata adatta ad apparecchi di scambio termoregolati a pres sione e portata sensibile Una soluzione flessibile gli scaricatori di condensa sono disponibili con diametri nominali da 15 a 100 mm e le pompe da DN 25 a DN 80 Questo significa che i componenti possono essere scelti in modo flessibile per le combinazioni e quindi adattarsi a particolari applicazioni con proprie pressioni portate del condensato e contropressioni di funzionamento Svantaggi Soluzione pi costosa dei metodi precedenti Le apparecchiature previste sono dedicate ad una sola utenza dell impianto Il programma di dimensionamento sebbene semplice coinvolge fattori che non possono es sere facilmente quantificati e spesso indicati quali fattori di correzione E in fase di elaborazione un programma computerizzato anche per questa applicazione E necessario uno spazio maggiore rispetto la soluzione a par 8 3 sotto l utenza per la corretta installazione dei componenti del sistema di ricupero condensato Conclusione Una buona soluzione per applicazioni in cui Il condensato debba essere innalzato ad un livello superiore od immesso in linee di ritorno pressurizz
93. trollo la pressione di esercizio del vapore il tipo di scaricatori utilizzato il modo di installazione la temperatura ambiente Possiamo tuttavia suddividere il problema in 3 parti 1 Linee di collegamento dagli apparecchi utilizzanti il vapore agli scaricatori 2 Linee di scarico dagli scaricatori 3 Linee di mandata delle pompe di ritorno condense Fig 3 Le esigenze determinabili per ciascun punto variano anche in funzione della pressione di esercizio 3 1 Linee di adduzione del condensato agli scaricatori In questa parte dell impianto il condensato deve fluire dall uscita dell apparecchio utilizzante vapore allo scaricatore Poich la pressione del vapore nell apparecchio e nello scaricatore sono uguali il condensato potr fluire solo per gravit per cui come regola generale lo scari catore deve essere installato inferiormente all apparecchio cui collegato Le tubazioni dal punto di scarico allo scaricatore di condensa devono essere installate con pendenza verso il basso Nella tabella seguente sono riportate le portate di condensato in funzione del diametro della tubazione e della minima perdita di carico per attrito nella tubazio ne stessa Non si pu supporre a priori che il diametro dello scarico dell utenza sia quello adatto anche per la scelta dello scaricatore poich l impianto e l apparecchio potrebbero essere previsti per funzionare in condizioni diverse e variabili di pressioni e portate
94. uello di collegare il vapore di rievaporazione alle sue utenze senza integrazione alcuna La figura 10 5 1 rappresenta un applicazione del ricupero di vapore di rievaporazione da una batte ria a ranghi multipli per il riscaldamento ad alta temperatura di aria di alimentazione per un processo Il condensato proveniente dalla sezione ad alta pressione genera vapore di rievaporazione a bassa pressione che viene usato per il preriscaldo dell aria fredda in ingresso alla batteria stessa Sia la superficie di scambio della batteria di preriscaldo che la relativamente bassa temperatura dell aria in ingresso garantiscono la condensazione del vapore a bassa pressione In funzione del rapporto delle temperature la pressione del vapore di rievaporazione rimane ad un valore basso che addirittura potrebbe raggiungere anche valori inferiori alla pressione atmosferica Se la disposizione dell impianto lo permette il serbatoio di rievaporazione e gli scaricatori dei preriscaldatori a bassa pressione dovrebbero essere installati sensibilmente al di sotto degli attacchi di scarico dell utenza in modo da realizzare un battente sufficiente al funzionamento degli scaricatori stessi La condensazione del vapore potrebbe rendere necessaria l installazione di valvole rompivuoto per impedire che pressioni negative possano bloccare il funzionamento degli scaricatori Natural mente l espulsione del condensato dagli scaricatori dovrebbe avvenire per gravit Spirax Sar
95. verte la posizione delle valvole depressurizzando il corpo pompa e permettendo cos di nuovo l ingresso delle condense Per una dettagliata spiegazione del funzionamento di questo tipo di pompe vedasi il relativo manuale La pompa meccanica non richiede energia elettrica non contiene tenute rotanti o a premistoppa che si possano consumare ed essere soggette a perdite o motori elettrici che possano bruciare Richiede solo installazione adeguata manutenzione minima e pu pompare condensato a tem peratura di saturazione senza problemi di cavitazione In sistemi pressurizzati a circuito chiuso si pu facilmente pompare condense a temperatura superiore a 100 C inoltre possono rimuovere le condense da utenze sotto vuoto cosa che molto difficile e costosa con una elettropompa Poich queste pompe eseguono funzioni cicliche vi necessit di disporre di un sistema ricevitore con piccolo accumulo della condensa per garantire la ricezione del condensato anche durante il ciclo di mandata quando l ingresso alla pompa temporaneamente interdetto Generalmente le pompe meccaniche non hanno portate molto elevate come previsto per le elettropompe ma sono particolarmente adatte in situazioni in cui e il condensato a pressione subatmosferica e vi poca disponibilit di spazio per l installazione serbatoio ricevitore limitato e spazio circo stante minimo richiesta di manutenzione quasi inesistente e devono essere installate in aree de
96. vola di regolazione porta la pressione nello scambiatore a valori bassi Quando questa pressione si approssima o diventa minore della pressione del vapore di rievaporazione il ricupero diventa impossibile e si hanno anche problemi di continuit di drenaggio dello scambiatore 2 Il secondo requisito necessario riguarda l utilizzo del vapore a bassa pressione ricuperato ldealmente si dovrebbero avere utenze che richiedano una portata di vapore che eguagli od Spirax Sarco Open University AC 02 02 Copyright 2004 Spirax Sarco s r l 59 60 ecceda la portata disponibile del vapore generato per rievaporazione Se si verificano situazio ni deficitarie di vapore di rievaporazione si pu integrare la portata mancante con del vapore vivo e tramite stazioni di riduzione della pressione Avendo invece una eccedenza di vapore di rievaporazione rispetto alla domanda occorre pen sare ad uno scarico in atmosfera tramite valvola di sicurezza o preferibilmente a mezzo di opportuna regolazione della contropressione sfioro Per esempio possibile utilizzare del vapore di rievaporazione proveniente da condensa di processo anche in un impianto di riscaldamento ma solo durante la stagione o le stagioni in cui necessario il riscaldamento mentre nei mesi caldi il sistema di ricupero deve essere escluso Dove sia praticabile la migliore soluzione quella di usare il vapore di rievaporazione prove niente da condensato di processo per alimentare

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents

  RB1 Manual - 2006 - Issue 1.cdr  Suma Bac - E. HENROTTE Distribution  Manual  HT-DDW890    METALLOSCOPE B142 et B310s    Samsung R1031 Užívateľská príručka  CT-4-CHP  

Copyright © All rights reserved. Failed to retrieve file