Diferència clau: caldera subcrítica vs supercrítica
Les calderes són recipients tancats en què s'escalfa un fluid, la majoria de vegades, és aigua. Tot i que el nom d'aquesta és una caldera, el fluid no necessàriament bull en aquesta. El fluid escalfat s'utilitza en diverses aplicacions, com ara la calefacció d'aigua, la calefacció central, la cuina, etc. Les calderes subcrítiques i supercrítiques són aquests sistemes de generació de vapor. La diferència clau entre una caldera subcrítica i supercrítica és que les calderes subcrítiques funcionen a una pressió subcrítica del fluid, mentre que les calderes supercrítiques funcionen a una pressió supercrítica del fluid.
Quin és el punt crític?
El punt crític d'una substància és la temperatura i la pressió a les quals aquesta substància es pot comportar com un gas i un líquid alhora, per tant es produeixen fases gasoses i líquides indistinguibles. Això és perquè la densitat de la fase gasosa i la fase líquida és igual en aquest punt. Una substància que existeix a temperatura i pressió, per sobre del seu punt crític, es coneix com a fluid supercrític. Una substància que surt per sota del seu punt crític es coneix com a fluid subcrític. En una corba d'equilibri de fase, el punt crític és el punt final de la corba.
Figura 01: un diagrama de fases que mostra el punt crític de l'aigua
El terme supercrític a les calderes supercrítiques es refereix a les pressions per sobre del punt crític de l'aigua en què la caldera està en funcionament. El punt crític de l'aigua es troba a una temperatura de 647 K i una pressió de 221 bar (22,1 MPa). Les pressions per sota de 221 bar es coneixen com a "pressió subcrítica" i per sobre de 221 bar és "pressió supercrítica" de l'aigua.
Què és una caldera subcrítica?
Les calderes subcrítiques són calderes que funcionen a temperatures de fins a 374 °C i a una pressió de 3.208 psi (el punt crític de l'aigua). Aquestes calderes componen un sistema amb punt final d'evaporació constant. Un exemple típic d'una caldera subcrítica és el generador de vapor tipus tambor.
A l'interior de la caldera, la circulació natural del fluid es genera escalfant les rampes. L'aigua i la barreja de vapor que surt d'aquesta columna es separa després en aigua i vapor al tambor. L'aigua circula, l'aigua torna a l'entrada de l'evaporador per les cantonades inferiors mentre el vapor flueix a la cambra del superescalfador.
Figura 02: una central tèrmica
Si es deixa que el fluid passi a una circulació natural, el rang d'aplicació es limita a uns 190 bar com a pressió màxima del tambor. Però si la circulació es fa mitjançant una bomba de circulació, (coneguda com a circulació forçada), aquest rang es pot ampliar. Aquesta extensió es produeix a causa de la fixació del punt final d'evaporació al tambor. I també, estableix la mida de la superfície de calefacció a l'evaporador i al superescalfador. Un inconvenient important de la caldera subcrítica és que en aquestes calderes es pot produir la formació de bombolles.
Què és una caldera supercrítica?
La caldera supercrítica (generador de vapor supercrític) és un tipus de caldera que funciona en condicions de pressió supercrítica. Aquest tipus de calderes s'utilitzen sovint per generar electricitat. A diferència de les calderes subcrítiques, no hi ha formació de bombolles a les calderes supercrítiques i l'aigua líquida es converteix immediatament en vapor.
La caldera supercrítica funciona a temperatures d'entre 538 i 565 °C i pressions superiors a 3.200 psi. Una caldera supercrítica té un sistema amb punt final d'evaporació variable. Aquestes calderes són sense tambor. Per tant, l'evaporació té lloc en un sol pas a través de l'evaporador. El flux de fluid, la majoria de vegades; aigua, és induïda per la bomba d'alimentació. Això fa que el sistema funcioni a qualsevol pressió desitjada, cosa que li permet operar el sistema en condicions subcrítiques o supercrítiques. Com a resultat, el punt final d'evaporació varia. I també, per mantenir aquestes condicions, les zones de l'evaporador i del superescalfador s'ajusten automàticament segons els requisits.
Figura 03: una caldera de tubs d'aigua
Aquesta caldera rep el nom de caldera supercrítica perquè funciona per sobre de la pressió crítica de l'aigua que és de 221 bar. Com que per sobre del punt crític, no hi ha distinció entre vapor i aigua, l'aigua actua com un fluid.
Més enllà del punt crític de l'aigua, la calor latent de vaporització és zero i, per tant, no hi ha una distinció considerable entre la fase líquida i la fase de vapor de l'aigua. un dels principals avantatges de les calderes supercrítiques és el menor consum de combustible. Això provoca una menor producció de gasos d'efecte hivernacle. i també, com que no es formen bombolles, es pot observar menys consum d'aigua.
Quines similituds hi ha entre la caldera subcrítica i la supercrítica?
- El mecanisme/cicle operatiu bàsic de la caldera subcrítica i supercrítica és el mateix.
- Excepte els evaporadors sense tambor de les calderes supercrítiques, altres característiques constructives també són les mateixes.
- Les tècniques tant de la caldera subcrítica com de la supercrítica utilitzen equips i estratègies similars en funcionament. és a dir, preescalfador d'aire, economitzador, turbines, condensadors, bombes d'alimentació de caldera, etc.
Quina diferència hi ha entre la caldera subcrítica i la supercrítica?
Boiler subcrític vs supercrític |
|
| Les calderes subcrítiques són calderes que funcionen a temperatures de fins a 374 °C i a una pressió de 3.208 psi (el punt crític de l'aigua). | La caldera supercrítica (generador de vapor supercrític) és un tipus de caldera que funciona en condicions de pressió supercrítica. |
| Temperatura | |
| Les calderes subcrítiques funcionen a temperatures de fins a 374 °C. | Les calderes supercrítiques funcionen a temperatures d'entre 538 i 565 °C. |
| Presió | |
| Les calderes subcrítiques funcionen a una pressió de 3.208 psi. | Les calderes supercrítiques funcionen a una pressió superior a 3.200 psi. |
| Bateria | |
| Les calderes subcrítiques estan formades per bidons. | Les calderes supercrítiques no tenen tambor. |
| Formació de bombolles | |
| La formació de bombolles és un inconvenient important a les calderes subcrítiques. | No hi ha calderes supercrítiques de formació de bombolles. |
Resum: caldera subcrítica vs supercrítica
Les calderes subcrítiques i supercrítiques són dues formes de generadors de vapor que s'utilitzen per a la generació d'electricitat. Aquests es classifiquen com a tal, en funció de les seves condicions de funcionament. La diferència entre una caldera subcrítica i supercrítica és que les calderes subcrítiques funcionen a una pressió subcrítica del fluid, mentre que les calderes supercrítiques funcionen a una pressió supercrítica del fluid.
Descarregueu la versió PDF de Subcrítical vs Supercritical Boiler
Podeu descarregar la versió PDF d'aquest article i utilitzar-la per a finalitats fora de línia segons la nota de citació. Descarregueu la versió PDF aquí: Diferència entre la caldera subcrítica i la supercrítica
