Quarta Lezione Il rendimento dei Generatori - Teknologieimpianti

Perdite nei generatori di calore
Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
In un generatore di calore in funzione viene immessa una
certa quantità di energia (calore) nell’unità di tempo che,
in condizioni di combustione completa, è legata alla
portata di combustibile in ingresso al generatore. In
realtà, oltre al combustibile, entra nel generatore anche
l’energia elettrica necessaria al funzionamento della
pompa di circolazione, del bruciatore e della
strumentazione di regolazione e controllo ma, per i fini di
questo volume, possiamo prendere in considerazione
solo l’energia che entra con il combustibile.
«potenza termica del focolare» di un generatore di calore, il
prodotto del potere calorifico inferiore del combustibile
impiegato e della portata di combustibile bruciato;
L'unità di misura utilizzata è il kW
P foc = Q (Combustibile) x Pci
1
2
1
2

Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
potenza termica fumi, Pf
potenza utile, Pu
potenza termica persa dal
Mantello-caldaia (Pirr)
P foc = Q (Combustibile) x Pci
Il Calore fornito viene portato
all’esterno:
• come aumento di temperatura del
fluido termovettore in uscita dalla
caldaia (potenza utile, Pa):
• come potenza immessa
nell’atmosfera attraverso i fumi caldi
(potenza termica persa al camino, Pf);
• come potenza termica persa
attraverso l’involucro della caldaia (irr)
e dovuta sia a fenomeni di
irraggiamento sia a convezione (l’aria
fredda che circola sul mantello
esterno della caldaia si riscalda), sia a
conduzione (i tubi metallici, per
esempio, si riscaldano e disperdono
potenza);
Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
P foc = Q (Combustibile) x Pci
=
potenza utile, Pa
+
potenza termica fumi, Pf
+
potenza termica persa dal
mantellocaldaia (Pirr)
P foc = Pa + Pf + Pirr
3
4
3
4

Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
La potenza persa al camino, espressa in W,
si determina
Mc sono i m 3 /s
di combustibile
Gm sono i kg
fumi/ m 3
combustibile
Pf = Mc Gm cf (tf – ti)
Tf – ti è il salto
di temperatura
cf è il calore
specifico dei
fumi a p
costante
j/kgfumi °C
Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
Qs% =
La potenza persa al camino, espressa in %,
si determina secondo UNI 10389
=
=
Pf
Pfoc
• 100
Mc Gm cf (tf – ti)
Mc PCI
Gm cf (tf – ti)
PCI
5
• 100
• 100
6
5
6

Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
Pfoc
Pf
Pirr
Pu
Rendimento termico utile
ηu = (Pu / Pfoc) Pu in W
Mc in m 3 /s o kg/s
Pu = Pfoc –(Pirr + Pf)
potenza utile, Pu potenza termica fumi, Pf
PCI in J/m3 o J/kg
ηu = (Pfoc –(Pirr + Pf) / Pfoc)
ηu = 1 – (Pirr + Pf) / Pfoc)
Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
Pfoc
Pu
Consumo specifico mc
mc = Mc/Pu
Consumo specifico
ηu = (Pu / Mc PCI)
ηu = (Pu / Pu mc PCI)
ηu = (1 / mc PCI)
mc = (1 / ηu PCI)
potenza termica persa
Mantello-caldaia (Pirr)
7
Pu in W
Mc in m 3 /s o kg/s
PCI in J/m3 o J/kg
mc in kg/sW o m 3 /sW Combustibile
necessario per ottenere 1W utile
8
7
8

Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
Pfoc
Pf
Pu
Rendimento di combustione
ηu = (Pu / Pfoc)
Pcon = Pfoc - Pf
ηc = Pcon / Pfoc
ηc = 1- Pf / Pfoc
Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
Pfoc
Pf
Pirr
Pu
ηc = 1- Pf / Pfoc
Potenza termica
convenzionale
Confronto tra rendimento termico utile e
rendimento di combustione
ηu = 1 – (Pirr + Pf) / Pfoc)
Per ogni generatore il
ηu > ηc
9
10
9
10

Perdite nei generatori di calore
Rendimento utile e rendimento dì combustione
Pfoc
Pf
Pirr
Perdite di funzionamento a vuoto
Se il generatore entra in funzione quando non vi è
circolazione di acqua (mantenimento in temperatura
del generatore) il calore fornito non viene utilizzato
dall’impianto e quindi si traduce in consumo
superfluo.
ηprep = ore funzionamento Pu/ ore ins.gen
ηstagionale = ηprep • ηu
Questo rendimento stagionale non deve essere
confuso con il rendimento globale medio stagionale
ηu richiesto dalla legislazione vigente ed
inerente l’intera catena di trasmissione del
calore
Perdite nei generatori di calore
La Norma che definisce come effettuare la misura in opera del
rendimento di combustione è al UNI 10389 , questa norma non si
applica agli apparecchi alimentati a combustibile solido
Potenza fumi P f
Aria
terziaria
Aria
secondaria
11
Rendimento termico utile
ηu = (P u / P foc ) x 100
Rendimento di combustione
ηc = ((P foc -P f ) / P foc ) x 100
Potenza utile P u
Potenza per irraggiamento
12
11
12