Differenza chiave – Caldaia subcritica e supercritica
Le caldaie sono recipienti chiusi in cui viene riscaldato un fluido, il più delle volte è acqua. Anche se il nome di questo è una caldaia, il fluido non bolle necessariamente in questo. Il fluido riscaldato viene utilizzato in varie applicazioni tra cui riscaldamento dell'acqua, riscaldamento centralizzato, cottura, ecc. Le caldaie subcritiche e supercritiche sono tali sistemi di generazione di vapore. Il differenza fondamentale tra una caldaia subcritica e supercritica è quello Le caldaie subcritiche funzionano a una pressione subcritica del fluido mentre le caldaie supercritiche funzionano a una pressione supercritica del fluido.
Qual è il punto critico?
Il punto critico di una sostanza è la temperatura e la pressione a cui quella sostanza può comportarsi come un gas e un liquido allo stesso tempo, quindi si verificano fasi gas e liquide indistinguibili. Questo perché la densità della fase gassosa e della fase liquida è uguale a questo punto. Una sostanza che esiste a temperatura e pressione, al di sopra del suo punto critico è nota come fluido supercritico. Una sostanza che esce al di sotto del suo punto critico è nota come fluido subcritico. In una curva di equilibrio di fase, il punto critico è il punto finale della curva.
Figura 01: Un diagramma di fase che mostra il punto critico dell'acqua
Il termine supercritico nelle caldaie supercritiche si riferisce alle pressioni al di sopra del punto critico dell'acqua in cui viene azionata la caldaia. Il punto critico dell'acqua è a 647 K di temperatura e 221 bar (22,1 MPa) di pressione. Le pressioni inferiori a 221 bar sono note come "pressione subcritica" e superiori a 221 bar è la "pressione supercritica" dell'acqua.
Cos'è una caldaia subcritica?
Le caldaie subcritiche sono caldaie che funzionano a temperature fino a 374°C e ad una pressione di 3.208 psi (il punto critico dell'acqua). Queste caldaie compongono un sistema con punto finale di evaporazione costante. Un tipico esempio di caldaia subcritica è il generatore di vapore a tamburo.
All'interno della caldaia, la circolazione naturale del fluido viene generata riscaldando le colonne montanti. La miscela di acqua e vapore che sta lasciando questa colonna montante viene quindi separata in acqua e vapore nel tamburo. L'acqua viene fatta circolare, l'acqua ritorna all'ingresso dell'evaporatore attraverso gli angoli inferiori mentre il vapore fluisce nella camera del surriscaldatore.
Figura 02: Una centrale termica
Se il fluido può essere sottoposto a circolazione naturale, il campo di applicazione è limitato a circa 190 bar come pressione massima del tamburo. Ma se la circolazione avviene tramite una pompa di circolazione, (nota come circolazione forzata), questa gamma può essere estesa. Questa estensione avviene a causa del fissaggio del punto finale di evaporazione nel tamburo. Inoltre, imposta la dimensione della superficie riscaldante nell'evaporatore e nel surriscaldatore. Uno dei principali inconvenienti della caldaia subcritica è che, in queste caldaie, può verificarsi la formazione di bolle.
Cos'è una caldaia supercritica?
La caldaia supercritica (generatore di vapore supercritico) è un tipo di caldaia che funziona in condizioni di pressione supercritica. Questo tipo di caldaie è spesso utilizzato nella generazione di elettricità. A differenza delle caldaie subcritiche, nelle caldaie supercritiche non si formano bolle e l'acqua liquida si converte immediatamente in vapore.
La caldaia supercritica funziona a temperature comprese tra 538–565°C e pressioni superiori a 3.200 psi. Una caldaia supercritica ha un sistema con punto finale di evaporazione variabile. Queste caldaie sono senza tamburo. Quindi, l'evaporazione avviene in un unico passaggio attraverso l'evaporatore. Il flusso del fluido, il più delle volte; acqua, è indotta dalla pompa di alimentazione. Ciò consente al sistema di funzionare a qualsiasi pressione desiderata, consentendogli di far funzionare il sistema in condizioni subcritiche o supercritiche. Di conseguenza, l'endpoint di evaporazione varia. Inoltre, per mantenere queste condizioni, le aree dell'evaporatore e del surriscaldatore si regolano automaticamente in base alle esigenze.
Figura 03: Una caldaia a tubo dell'acqua
Questa caldaia è denominata caldaia supercritica perché funziona al di sopra della pressione critica dell'acqua che è di 221 bar. Poiché al di sopra del punto critico, non c'è distinzione tra vapore e acqua, l'acqua agisce come un fluido.
Al di là del punto critico dell'acqua, il calore latente di vaporizzazione è zero, e quindi non vi è alcuna distinzione sostanziale tra la fase liquida e la fase vapore dell'acqua. uno dei maggiori vantaggi delle caldaie supercritiche è il minor consumo di carburante. Ciò provoca una minore produzione di gas serra. e inoltre, a causa dell'assenza di formazione di bolle, si può osservare un minor consumo di acqua.
Quali sono le somiglianze tra caldaia subcritica e supercritica?
- Il meccanismo/ciclo operativo di base della caldaia subcritica e supercritica è lo stesso.
- Ad eccezione degli evaporatori senza tamburo nelle caldaie supercritiche, anche altre caratteristiche costruttive sono le stesse.
- Le tecniche di entrambe le caldaie subcritiche e supercritiche utilizzano apparecchiature e strategie simili durante il funzionamento. cioè preriscaldatore d'aria, economizzatore, turbine, condensatori, pompe di alimentazione della caldaia, ecc.
Qual è la differenza tra caldaia subcritica e supercritica?
Caldaia subcritica vs supercritica |
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| Le caldaie subcritiche sono caldaie che funzionano a temperature fino a 374°C e ad una pressione di 3.208 psi (il punto critico dell'acqua). | La caldaia supercritica (generatore di vapore supercritico) è un tipo di caldaia che funziona in condizioni di pressione supercritica. |
| Temperatura | |
| Le caldaie subcritiche funzionano a temperature fino a 374°C. | Le caldaie supercritiche funzionano a temperature comprese tra 538 e 565°C. |
| Pressione | |
| Le caldaie subcritiche funzionano a una pressione di 3.208 psi. | Le caldaie supercritiche funzionano a una pressione superiore a 3.200 psi. |
| Batteria | |
| Le caldaie subcritiche sono composte da fusti. | Le caldaie supercritiche sono senza tamburo. |
| Formazione di bolle | |
| La formazione di bolle è un grave inconveniente nelle caldaie subcritiche. | Non ci sono caldaie supercritiche a formazione di bolle. |
Riepilogo – Caldaia subcritica e supercritica
Le caldaie subcritiche e supercritiche sono due forme di generatori di vapore utilizzati per la generazione di elettricità. Questi sono classificati come tali, in base alle loro condizioni operative. La differenza tra una caldaia subcritica e supercritica è che le caldaie subcritiche funzionano a una pressione subcritica del fluido mentre le caldaie supercritiche funzionano a una pressione supercritica del fluido.
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