Terminologia e conceitos técnicos de sistemas de vapor industriais que todo gerente de fábrica deve conhecer

Neste artigo, explicamos a terminologia e os conceitos técnicos dos sistemas de vapor industriais que todo gerente de fábrica deve conhecer. Em todas as profissões, existem certos termos e conceitos, que têm um significado especial que deve ser familiar aos técnicos e operadores de uma instalação industrial. Conhecê-los em detalhes permitirá otimizar o desempenho de sistemas de vapor em sua indústria.

1) Entalpia: Este conceito técnico de sistemas de vapor industrial é o termo dado à energia total, devido à pressão e temperatura, de um fluido ou vapor (como água ou vapor de água) em uma dada condição e tempo.

A unidade básica de medição é o joule (J). Como um joule representa uma quantidade muito pequena de energia, geralmente é multiplicado por mil e falamos de quilojoules (KJ).

2) Entalpia específica: Outro conceito técnico de sistemas de vapor industrial é a entalpia (energia total) de uma unidade de massa (geralmente 1 kg). Portanto, a unidade usual de medição é KJ / kg.

3) Calor específico: É uma medida da capacidade de uma substância para absorver calor. É a quantidade de energia (joules) necessária para aumentar 1oC uma massa de 1 kg. Portanto, o calor específico é expresso em KJ / kg ou C.

O calor específico da água é aproximadamente 4,19 KJ / kg oC. Isto significa que um aumento na entalpia de 4,19 KJ aumentará a temperatura 1oC de 1 kg de água.

4) Entropia: Entropia é uma medida da ordem molecular. Uma mudança na entropia corresponde a uma mudança na ordem molecular ou organização de um sistema. Se a entropia aumenta, as moléculas se movem com mais liberdade, por exemplo, a entropia aumenta quando um sólido derrete para se tornar líquido, ou quando um líquido evapora para passar gás.

Às vezes, a entropia refere-se ao nível de desordem de um sistema; alta desordem = alta entropia e baixa desordem = baixa entropia. As moléculas confinadas a uma gota de água parecem estar em uma ordem de ordem mais alta do que se estivessem dispersas na forma de vapor.

O Segundo Princípio da Termodinâmica afirma que "A entropia do universo nunca diminui e aumenta sempre que possível". Devido a esta tendência para aumentar:

• O calor flui de um objeto quente para um objeto frio.
• O gás flui de uma fonte de alta pressão para uma área de baixa pressão.

5) Pressão absoluta e pressão manométrica: O estado teórico sem pressão de um vácuo perfeito é o "zero absoluto". A pressão absoluta é, portanto, uma pressão acima do zero absoluto. A pressão exercida pela atmosfera é a barra 1,013 ao nível do mar.

A pressão manométrica, conforme mostrado em um manômetro padrão, é a pressão na pressão atmosférica. Portanto, uma pressão manométrica da barra 0 (bar r) é equivalente à barra absoluta 1,013 (barra a). Às vezes, bar é simplesmente chamado de barra.

Outras unidades utilizadas frequentemente são o kilopascal (kPa), 1 bar = 100 kPa e o millibar (mbar), 1 bar = 1.000 mbar.

6) Transferência de calor e calor : O calor é uma forma de energia e, como tal, faz parte da entalpia de um líquido ou de um gás. A transferência de calor é o fluxo de entalpia da matéria a alta temperatura para importar a uma temperatura mais baixa.

7) Densidade da água saturada: A densidade da água muda pouco com as variações de temperatura. A 100 ° C, a água saturada tem uma densidade específica de 0,958 kg / litro. A água quente é um pouco menos densa que a água fria.

Uma coluna de água de 10,65 m irá exercer uma pressão de 1 bar r na sua base.

Volume específico: Um dos conceitos técnicos de sistemas de grande vapor industrial é o volume específico. Se uma massa de água 1 kg (1 0,001 m3 litro ou volume para 20oC) torna-se vapor completa, o resultado será exactamente 1 kg de massa de vapor.

No entanto, o volume ocupado pelo vapor será muito maior. À pressão atmosférica 1 kg de vapor ocupa perto de 1,673 m3. Quando a pressão de vapor aumenta, seu volume específico (Vg) diminui. Na barra 10, o volume específico do vapor é apenas 0,177 m3. Essa relação é ilustrada na figura abaixo.

Vapor seco e vapor molhadoEsta terminologia dos sistemas da indústria de vapor pode ser melhor compreendida através da revisão das tabelas de vapor que mostram as propriedades do "vapor saturado seco". É a água que foi completamente evaporada e convertida em vapor, sem conter gotas de água líquida

Na prática, o vapor geralmente carrega pequenas gotículas de água e não está totalmente saturado de vapor seco.

A qualidade do vapor é definida pela sua "percentagem de vapor seco" - a proporção de vapor completamente seco presente na amostra em consideração. Se for dito que a percentagem de vapor seco é 0,95, a% 95 da sua massa será vapor saturado a seco e a% 5 será água. As gotículas de água não carregam uma entalpia específica de evaporação.

A entalpia específica do vapor para a barra 7 com uma porcentagem de vapor seco de 0,95 pode ser calculada como mostrado na Fórmula 1.

Cada kg de vapor de "molhado" contêm a entalpia total de saturado 721,4 água KJ / kg, mas, como não está apenas presente kg 0,95 de vapor seco com 0,05 kg de água, haverá apenas um 95% da entalpia de evaporação, 2.047,7 KJ / kg

Este valor representa uma redução de 102,4 KJ / kg da entalpia específica do vapor para a barra 7, 2.769,1 KJ / kg, que é mostrada nas tabelas de vapor. O vapor úmido tem um teor de calor substancialmente menor do que o vapor saturado seco com a mesma pressão.

As gotas de água contidas no vapor têm peso, mas ocupam um espaço desprezível e, portanto, seu efeito no volume total é pequeno.

O vapor saturado seco é um gás incolor. São as gotas de água suspensas no vapor que lhe dão uma aparência branca e turva.

Vapor superaquecido: Se o calor continuar a ser adicionado depois de toda a água ter evaporado, a temperatura do vapor subirá novamente. O vapor é então chamado de "reaquecido", e este vapor superaquecido pode ser encontrado a qualquer temperatura acima do vapor saturado na pressão correspondente.

O vapor saturado condensará facilmente em qualquer superfície que esteja a uma temperatura mais baixa, libertando imediatamente a sua entalpia de evaporação.

Quando o vapor sobreaquecido liberta parte da sua entalpia, inicialmente feito sob uma queda de temperatura. A condensação não será até que a temperatura não desça até à temperatura de saturação, e a taxa a que os fluxos de energia a partir do vapor sobreaquecido é muitas vezes menor do que a conseguida com vapor saturado, mas a sua temperatura é mais elevada.

O vapor sobreaquecido, devido às suas propriedades, é geralmente a primeira escolha para os requisitos de geração de energia, enquanto o vapor saturado é ideal para aplicações de aquecimento.

Ao gerenciar sistemas de vapor, é importante que os gerentes e técnicos da fábrica estejam familiarizados com a terminologia, as unidades e os conceitos técnicos dos sistemas de vapor industriais. Esses fundamentos permitirão dimensionar melhor seus sistemas de vapor nas diferentes etapas: geração de vapor, distribuição de vapor, equipamento que utiliza vapor e recuperação e retorno de condensados. Estes conceitos irão ajudá-lo entender a eficiência energética em sistemas de vapor industriais para que você possa obter melhores resultados.