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Principais Aplicações para Vapor
Vapor é utilizado em uma vasta gama de indústrias. Aplicações comuns para vapor são, por exemplo, processos aquecidos a vapor em usinas , fábricas e turbinas movidos a vapor em usinas de energia elétrica, mas os usos de vapor na indústria vão muito além disso.
Aqui estão algumas aplicações típicas para vapor na indústria:
– Aquecimento/Esterilização
– Propulsão/Movimento
– Motriz
– Atomização
– Limpeza
– Hidratação
– Umidificação
Nas seções a seguir, nós discutiremos vários tipos de aplicações para vapor, e fornecer alguns exemplos de equipamentos que utilizam vapor, para ilustrá-los.
Vapor para Aquecimento
Vapor sob Pressão Positiva
Vapor é tipicamente gerado e distribuído a uma pressão positiva. Em maioria dos casos, isto significa dizer que é fornecido ao equipamento a uma pressão acima de 0 MPaG (0 psig) e temperaturas superiores a 100°C (212°F).
Aplicações de aquecimento para vapores a pressão positiva podem ser encontradas em fábricas de processamento de alimentos, refinarias e usinas químicas, para nomear alguns. Vapor saturado é utilizado como fonte de aquecimento em trocadores de calor para fluidos de processo,refervedores,reatores,pré-aquecedores de ar de combustão e outros tipos de equipamento trocador de calor.
Trocador de Calor do tipo Casco e Tubo
Forno a Vapor
Em um trocador de calor, o vapor aumenta a temperatura do produto através da transferência do calor, após no qual , se torna um condensado e é descarregado através de um purgador de vapor.
Vapor superaquecido a 200 – 800°C (392 – 1472°F) em pressão atmosférica é particularmente fácil de manusear, e é utilizado em fornos domésticos a vapor, vistos no mercado hoje.
Vapor a vácuo
O uso do vapor para aquecimento em temperaturas abaixo de 100°C (212°F), uma faixa de temperatura na qual a água quente é utilizada tradicionalmente, tem crescido rapidamente nos últimos anos.
Quando o vapor saturado a vácuo é utilizado da mesma maneira que um vapor saturado a pressão positiva, a temperatura do vapor pode ser rapidamente modificada ajustando-se a pressão, tornando-o possível atingir um controle preciso da temperatura, ao contrário de quando se utiliza água quente. No entanto, uma bomba de vácuo deve ser utilizada em conjunto com o equipamento, pois apenas reduzindo a pressão não irá colocá-la abaixo da pressão atmosférica.
Aquecimento com o Calor Latente (Vapor)
Comparado com um sistema de aquecimento a água quente, este sistema oferece aquecimento rápido e uniforme. A temperatura alvo é rapidamente alcançada sem causar irregularidade na temperatura.
Vapor para Propulsão/Movimento
Vapor é regularmente utilizado para propulsão (como uma força motriz) em aplicações tais como turbinas a vapor. A turbina a vapor é uma peça do equipamento que é essencial para geração de eletricidade em usinas termoelétricas. Em um esforço para melhorar a eficiência, progresso está sendo feito para o uso do vapor a pressões e temperaturas cada vez mais altas. Há algumas usinas termoelétricas que usam vapor superaquecido e pressão supercrítica de 25 MPa abs (3625 psia), 610°C (1130°F) em suas turbinas.
Vapor superaquecido é frequentemente utilizado em turbinas a vapor para prevenir danos ao equipamento, causado pela entrada do condensado. No entanto, em certos tipos de usinas nucleares, o uso de vapor a alta temperatura deve ser evitada, uma vez que isso causaria problemas com o material utilizado no equipamento da trubina. Ao invés disso, um vapor saturado a alta pressão é tipicamente utilizada. Em locais onde o vapor saturado deve ser utilizado, separadores são frequentemente instalados na tubulação de fornecimento, para remover o condensado arrastado pelo fluxo do vapor.
Além da geração de energia, outras aplicações típicas de propulsão/movimento são geralmente voltadas também para compressores ou bombas movidas a turbina, como por exemplo compressores de gás , bombas da torre de resfriamento, etc.
Turbina Geradora
A força motriz do vapor faz as aletas girarem, que por sua vez faz girar o rotor vinculado ao gerador de energia, e esta rotação gera eletricidade.
Vapor como Fluido Motriz
Vapor pode também ser usado como uma força “motriz” direta para movimentar as correntes de líquido e gás na tubulação. Ejetores jatos para vapor são utilizados para puxar vácuo em equipamento de processo tais como torres de destilação para separar e purificar as correntes do vapor de processo. Eles são também utilizados para remoção contínua do ar a partir dos condensados superficiais, a fim de manter a pressão de vácuo desejada sobre a condensação (vácuo) das turbinas.
Ejetor para Condensador de Superfície
Vapor motriz a alta pressão entra no ejetor de jato através do bocal de entrada e então é difusa. Isso cria uma zona de baixa pressão na qual entra ar a partir do condensador de superfície.
Em um tipo similar de aplicação, vapor é também o fluido motriz primário para drenos de pressão secundária, na qual são usadas para bombeamento de condensado a partir de tanques receptores ventilados,vasos de flash, ou equipamento de vapor que esteja experimentando condições de estol.
Vapor para Atomização
Atomização do vapor é um processo onde o vapor é usado para separar um fluido mecanicamente. Em alguns queimadores, por exemplo, vapor é injetado para dentro do combustível de modo a maximizar a eficiência da combustão e minimizar a produção de hidrocarbonetos (fuligem).Caldeiras a vapor e geradores que utilizam óleo combustível irão utilizar este método para separar o óleo viscoso em gotículas mais pequenas para permitir uma combustão mais eficiente.Queimas também utilizam comumente a atomização do vapor para reduzir poluentes nos gases de escape.
Queima auxiliada pelo vapor
Nas queimas, vapor é frequentemente misturado com gás residual antes da combustão.
Vapor para Limpeza
Vapor é usado para limpar uma vasta gama de superfícies. Um exemplo da insdústria é o uso do vapor em sopradores de fuligem. Caldeiras que usam óleo ou carvão como a fonte de combustível devem estar equipadas com sopradores de fuligem para limpeza cíclica das paredes do forno e remoção dos depósitos queimados das superfícies de convecção para manter a capacidade,eficiência e confiabilidade da caldeira.
Limpeza da Tubulação da Caldeira com Soprador de Fuligem
Vapor lançado para fora do bocal do soprador de fuligem desplaca as cinzas e escórias ressecadas ou sinterizadas, que por sua vez caem para dentro do funil ou então são carregadas para fora com os gases queimados.
Vapor para Hidratação
Vapor é usado às vezes para adicionar umidade ao processo enquanto está fornecendo calor ao mesmo tempo. Por exemplo, vapor é usado para hidratação na produção de papel, para que o papel em movimento sobre os rolos a alta velocidade não sofra quebras ou rasgos microscópicos. Outro exemplo é o moinho de pastilhas. Frequentemente os moinhos que produzem ração animal em forma de pastilha, usam o vapor de injeção direta para fornecer ambos o aquecimento e o conteúdo adicional de água ao material de alimentação na seção condicionadora do moinho.
Condicionador Moinho de Pastilha
A hidratação da ração amacia a ração e gelatiniza parcialmente o amido contido nos ingredientes, resultando em pastilhas mais firmes.
Vapor para Umidificação
Muitas grandes instalações comerciais e industriais, especialmente em climas mais frios, usam vapor saturado a baixa pressão como a fonte predominante de calor para aquecimento interno sazonal. Bobinas de HVAC, frequentemente combinados com umidificadores a vapor, são os equipamentos usados para acondicionar o ar para o conforto interno, preservação de livros e discos, e controle de infecção.Quando o ar gelado é aquecido através das bobinas de vapor, a umidade relativa do ar cai, e então esta deve ser ajustada para nível normal com a adição de uma injeção controlada do vapor saturado seco para dentro do fluxo de ar a jusante.
Umidificador de Vapor em Duto de Ar
Vapor é usado para umedecer ar no interior de um duto de ar antes de o ar ser distribuído para outras regiões do prédio.
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