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TIRAGEM
00:43 2
Definição
Tiragem é o processo que garante a introdução do ar na fornalha e a circulação dos gases de combustão através de todo gerador de vapor, até a saída para a atmosfera
Conceitos gerais
A movimentação do ar e dos gases de combustão é garantida por:
Ventiladores centrífugosEfeito de sucção da chaminé
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Tiragem
Tiragem naturalTiragem forçada
InsuflamentoExaustãoInduzidaBalanceada
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Tiragem natural
O suprimento de ar e remoção dos gases é feito unicamente por aspiração da chaminéA câmara de combustão opera em depressãoAplicação em caldeiras com pequena perda de carga
hρg
ρar
pt = pressão no topo da chaminé
p1 = pressão na entrada da fornalha p2 = pressão na
base da chaminéhgpp art ..1 ρ+= hgpp gt ..2 ρ+=atmp≅
( ) hgp gar ..ρρ −=∆
p1
gar .perda de carga
p2h.ρρ hgg ..
pt
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Tiragem forçadaInsuflamento
Operam com um ou mais ventiladores prementesPressões positivas no interior da câmara de combustão
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Tiragem forçadaInsuflamento
As concepções modernas dos Geradores de Vapor, mesmo pequenos, recorrem ao emprego de ventiladores, devido ao aumento de velocidades dos gases, para obtenção de maiores coeficientes de transferência de calor
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Tiragem forçadaExaustão
Operam com um exaustor instalado na base da chaminéA câmara de combustão opera em depressãoNão garante controle adequado da pressão internaNão garante distribuição regular do ar na câmara de combustão
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Tiragem forçadaExaustão
Os ventiladores operam com gases quentes
Registro de controle da tiragem
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Tiragem forçadaInduzida
Aspiração com ejetor de vaporAplicações
LocomotivasCaldeiras marítimasInstalações industriais para chaminés de emergência
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Tiragem forçadaInduzida
Aspiração com ventilador e ejetorTem rara aplicações
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Tiragem forçadaBalanceada
Um ou mais ventiladores prementesVence as perdas do circuito de ar
Um ou mais ventiladores exaustoresVence as perdas do circuito de gás
É o sistema clássico para os grandes Geradores de Vapor, dotados de pré-aquecedor de ar
Variação da pressão estática em um sistema de tiragem balanceada
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Medida de pressão
Pressão na fornalhaPressão na chaminé
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Perda de Carga
Equação geral
=∆
2.
2VKp ρ
∆p = perda de cargaρ = massa específica do gásV = velocidadeK = coeficiente de perda de carga
=∆
ρ.2
2GKp onde: VG .ρ=G = vazão mássica
ou
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Perda de Carga
Para dutos retos e secção constante
hdLfK .=
f = fator de atritoL = comprimento equivalente do tubodh = diâmetro hidráulico
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Perda de Carga
Para feixes tubulares (Re > 1000)14,0
..4
=
m
pfNfKµµ
f = fator de correçãoNf = número de fileiras de tubosµp = viscosidade do fluido na temperatura da paredeµm = viscosidade do fluido na temperatura de mistura
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Fator de correção
Para feixes em disposição alinhada
( )[ ]15,0
.13,143,0.
08,0044,0 −
+
−+= máx
sd
e
et
e
p
eR
dds
ds
fpe
de = diâmetro externo dos tubosst = espaçamento transversal dos tubossp = espaçamento longitudinal ou paralelo dos tubosRemáx = número de Reynolds na condição de escoamento pela menor secção de passagem do fluido
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Fator de correção
Para feixes em disposição não alinhada (quincôncio)
16,008,1 .118,0250,0 −
−+= máx
e
et
eR
dds
f
de = diâmetro externo dos tubosst = espaçamento transversal dos tubossp = espaçamento longitudinal ou paralelo dos tubosRemáx = número de Reynolds na condição de escoamento pela menor secção de passagem do fluido
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Perda de carga
FornalhaGrelhasQueimadores
Feixes tubularesCanaisChaminé
Como orientação de projeto são recomendados os seguintes valores máximos para a perda de carga
40 a 481800 – 250035 a 401200 – 180028 a 35800 – 120023 a 28400 – 80018 a 23100 – 40013 a 18até 100
H (mm C.A.)S (m2)
Superfície de aquecimento
Perda de carga
O superaquecedor acrescenta 2 a 5 mm C.A.
O economizador acrescenta 3 a 8 mm C.A.
O pré-aquecedor de aracrescenta 15 a 50 mm C.A.
Como medida de segurança costuma-se aumentar estes valores de 20 a 25% para compensar resistências que aparecem com o funcionamento do Gerador de Vapor
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Chaminé
Auxilia o processo de TiragemControle ambiental
Legislação vigenteDispersão de partículas sólidasDispersão de gases nocivos à saúde e ao meio ambiente
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Chaminé
( )gHAF gaue ... ρρ −=
Fe = força de empuxoA = área transversal da chaminéHu = altura útil da chaminéρa = massa específica do ar na temperatura ambienteρg = massa específica do gás na temperatura média do gás na chaminé∆pc = depressão gerada pela chaminé
( )gHp gauc .. ρρ −=∆
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Chaminé
Massa específica dos gases na chaminéρo = massa específica do gás a 0°C e 1 atm
o
g
g
oog p
pTTρρ =
TpRρ
= ⇒mRTpV = ⇒
g
oog T
Tρρ =og ρρ ≅ ⇒
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Chaminé
Tiragem naturalA depressão gerada pela chaminé deve ser suficiente para superar todas as perdas de carga no circuito de ar e gases da combustão
( ) g
pHga
u.ρρ −
∆=
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Chaminé
Diâmetro da chaminé
Vm
dg
gr&
...4ρπ
=r
gg VBm .=&
Tiragem naturalV = 4 a 8 m/s
Tiragem forçadaV até ≅ 10 m/s
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Ventiladores
Potência necessária nos ventiladores
ηρ ..
g
vg pmN
∆=&
ηρ ..
a
va pmN ∆=&
N = potência do ventiladorη = rendimento do ventilador∆pv = perda de carga a ser superada pelo ventiladorma = vazão de ar, mg = vazão de gásρa = massa específica do ar, ρg = massa específica do gás
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Ventiladores
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Ventiladores
Curva característica de um ventilador centrífugo e perda de carga do circuito de gases
Curva característica de um ventilador centrífugo de pás curvadas para a frente
Curva característica de um ventilador centrífugo de pás curvadas para trás
Curva característica de um ventilador de fluxo axial
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Controle da tiragem
Para modificar a vazão de ar ou dos gases:Introduzir perdas suplementares no circuito (registros)Variar a rotação do ventilador
O controle da tiragem é indispensável ao funcionamento regular dos Geradores de Vapor
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