Diferença entre caldeira subcrítica e supercrítica

Diferença de chave - Subcrítico vs Supercrítico Caldeira
 

Caldeiras são vasos fechados nos quais um fluido é aquecido, na maioria das vezes, é água. Mesmo que o nome disso seja uma caldeira, o fluido não necessariamente ferve nela. O fluido aquecido é usado em várias aplicações, incluindo aquecimento de água, aquecimento central, culinária, etc. Caldeiras subcríticas e supercríticas são esses sistemas geradores de vapor. o diferença chave entre uma caldeira subcrítica e supercrítica é que Caldeiras subcríticas trabalham com uma pressão subcrítica do fluido, enquanto caldeiras supercríticas trabalham com uma pressão supercrítica do fluido.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é ponto crítico
3. O que é Caldeira Subcrítica
4. O que é Caldeira Supercrítica
5. Semelhanças entre caldeiras subcríticas e supercríticas
6. Comparação lado a lado - Caldeira subcrítica versus supercrítica em forma de tabela
7. Resumo

Qual é o ponto crítico?

O ponto crítico de uma substância é a temperatura e a pressão em que essa substância pode se comportar como um gás e um líquido ao mesmo tempo; portanto, ocorrem fases indistinguíveis de gás e líquido. Isso ocorre porque a densidade da fase gasosa e da fase líquida é igual neste momento. Uma substância que existe à temperatura e pressão, acima do seu ponto crítico, é conhecida como supercrítico fluido. Uma substância que sai abaixo de seu ponto crítico é conhecida como subcrítico fluido. Em uma curva de equilíbrio de fase, o ponto crítico é o ponto final da curva.

Figura 01: Um diagrama de fases mostrando o ponto crítico da água

O termo supercrítico em caldeiras supercríticas refere-se às pressões acima do ponto crítico da água em que a caldeira está sendo operada. O ponto crítico da água é a temperatura de 647 K e pressão de 221 bar (22,1 MPa). Pressões abaixo de 221 bar são conhecidas como "pressão subcrítica"E acima de 221 bar é"pressão supercrítica" de água.

O que é uma caldeira subcrítica?

Caldeiras sub-críticas são caldeiras que funcionam a temperaturas de até 374 ° C e a uma pressão de 3.208 psi (o ponto crítico da água). Essas caldeiras compõem um sistema com ponto de extremidade de evaporação constante. Um exemplo típico para uma caldeira subcrítica é o gerador de vapor do tipo tambor.

Dentro da caldeira, a circulação natural do fluido é gerada pelo aquecimento dos risers. A mistura de água e vapor que sai deste riser é então separada em água e vapor no tambor. A água circula, a água retorna à entrada do evaporador pelos cantos inferiores, enquanto o vapor flui para a câmara do superaquecedor.

Figura 02: Uma central térmica

Se o fluido for submetido a circulação natural, a faixa de aplicação será limitada a cerca de 190 bar como a pressão máxima do tambor. Mas se a circulação for feita usando uma bomba de circulação (conhecida como circulação forçada), esse intervalo poderá ser estendido. Essa extensão ocorre devido à fixação do ponto final de evaporação no tambor. Além disso, define o tamanho da superfície de aquecimento no evaporador e no superaquecedor. Uma grande desvantagem da caldeira subcrítica é que, nessas caldeiras, pode ocorrer formação de bolhas.

O que é uma caldeira supercrítica?

Caldeira supercrítica (gerador de vapor supercrítico) é um tipo de caldeira que funciona sob condições de pressão supercrítica. Esse tipo de caldeira é frequentemente usado na geração de eletricidade. Diferentemente das caldeiras subcríticas, não há formação de bolhas nas caldeiras supercríticas, e a água líquida se converte imediatamente em vapor.

A caldeira supercrítica funciona a temperaturas em torno de 538-565 ° C e pressões acima de 3.200 psi. Uma caldeira supercrítica possui um sistema com ponto de extremidade de evaporação variável. Essas caldeiras são sem tambor. Portanto, a evaporação ocorre em uma única passagem pelo evaporador. O fluxo de fluido, na maioria das vezes; água, é induzida pela bomba de alimentação. Isso faz com que o sistema seja operado com qualquer pressão desejada, permitindo operar o sistema em condições subcríticas ou supercríticas. Como resultado, o ponto final da evaporação varia. Além disso, para manter essas condições, as áreas de evaporador e superaquecedor se ajustam automaticamente de acordo com os requisitos.

Figura 03: Uma caldeira de tubo de água

Esta caldeira é denominada caldeira supercrítica porque é operada acima da pressão crítica da água que é 221 bar. Como acima do ponto crítico, não há distinção entre vapor e água, a água atua como um fluido.

Além do ponto crítico da água, o calor latente da vaporização é zero e, portanto, não há distinção considerável entre a fase líquida e a fase vapor da água. Uma das principais vantagens das caldeiras supercríticas é o menor consumo de combustível. Isso causa menos produção de gases de efeito estufa. e também, devido à ausência de formação de bolhas, menor consumo de água pode ser observado.

Quais são as semelhanças entre Caldeira Subcrítica e Supercrítica?

• O mecanismo / ciclo operacional básico da caldeira subcrítica e supercrítica é o mesmo.
• Exceto pelos evaporadores sem tambor em caldeiras supercríticas, outras características construtivas também são as mesmas.
• As técnicas da caldeira subcrítica e supercrítica utilizam equipamentos e estratégias semelhantes em operação. ou seja, pré-aquecedor de ar, economizador, turbinas, condensadores, bombas de alimentação de caldeiras, etc..

Qual é a diferença entre caldeira subcrítica e supercrítica?

Caldeira Subcrítica vs Supercrítica
Caldeiras subcríticas são caldeiras que funcionam a temperaturas de até 374 ° C e a uma pressão de 3.208 psi (o ponto crítico da água).	Caldeira supercrítica (gerador de vapor supercrítico) é um tipo de caldeira que funciona sob condições de pressão supercrítica.
Temperatura
Caldeiras subcríticas são operadas em temperaturas de até 374 ° C.	Caldeiras supercríticas são operadas a temperaturas em torno de 538-565 ° C.
Pressão
Caldeiras subcríticas são operadas a uma pressão de 3.208 psi.	Caldeiras supercríticas são operadas a uma pressão acima de 3.200 psi.
Bateria
Caldeiras subcríticas são compostas por tambores.	Caldeiras supercríticas são sem tambor.
Formação de bolhas
A formação de bolhas é uma grande desvantagem em caldeiras subcríticas.	Não há caldeiras supercríticas de formação de bolhas.

Sumário - Subcritical vs Supercrítico Caldeira 

Caldeiras subcríticas e supercríticas são duas formas de geradores de vapor usados ​​para geração de eletricidade. Eles são classificados como tal, com base em suas condições operacionais. A diferença entre uma caldeira subcrítica e supercrítica é que as caldeiras subcríticas trabalham com uma pressão subcrítica do fluido, enquanto as caldeiras supercríticas trabalham com uma pressão supercrítica do fluido.

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Referência:

1.SHIVAJI CHOUDHURY, CHEFE ENGINEER at M P POWER GENERATING CO, JABALPUR Seguir. “Super crítico” LinkedIn SlideShare, 21 de agosto de 2014. Disponível aqui  
2. "Gerador de vapor supercrítico". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 11 de fevereiro de 2018. Disponível aqui
3. "Caldeiras supercríticas". Desein. Disponivel aqui  

Cortesia da imagem:

1.'Phase-diag2 'Por Matthieumarechal, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 

2.'NesjavellirPowerPlant edit2'By Gretar Ívarsson - Editado por Fir0002 - Gretar Ívarsson, geólogo em Nesjavellir, (Domínio Público) via Commons Wikimedia 
2. 'Caldeira de tubo de água de Bangladesh' Por Sm faysal - Trabalho próprio, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia