¿Qué es la eficiencia de una caldera y cómo calcularla? Cómo calcular la eficiencia de la caldera: descripción general de los factores de pérdida de calor ¿Qué se llama eficiencia de la caldera?
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Los diferentes tipos de calderas tienen diferentes Eficiencia oscilan entre el 85 y el 110%. Al elegir un equipo de caldera, muchos compradores están interesados en saber cómo la eficiencia puede superar el 100% y cómo se calcula.
En el caso de las calderas eléctricas, la eficiencia realmente no puede ser superior al 100%. Sólo las calderas que funcionan con combustible combustible pueden tener un coeficiente más alto.
Si recuerdas el curso de química de la escuela, resulta que con la combustión completa de cualquier combustible, lo que queda es CO 2 - carbono y H 2 O - vapor de agua que contiene energía. Durante la condensación, la energía del vapor aumenta, es decir, se genera energía adicional. En base a esto, el poder calorífico del combustible se divide en dos conceptos: Calor de combustión específico más alto y más bajo..
Más bajo- representa el calor obtenido durante la combustión de combustible, cuando el vapor de agua, junto con la energía contenida en ellos, ingresa al ambiente externo.
Mayor poder calorífico es calor teniendo en cuenta la energía contenida en el vapor de agua.
Oficialmente (en cualquier documento reglamentario) Eficiencia, tanto en Rusia como en Europa, calculado en base al calor específico de combustión más bajo. Pero si todavía se utiliza el calor contenido en el vapor de agua y los cálculos se basan en el calor de combustión específico más bajo, en este caso aparecen cifras que superan el 100%.
Las calderas que aprovechan el calor de condensación del vapor de agua se llaman condensación. Y tienen una eficiencia superior al 100%.
La diferencia entre los valores caloríficos más bajos y más altos de la combustión de combustible es de aproximadamente el 11%. Este valor es el límite por el cual puede diferir la eficiencia de las calderas.
Ajustes principales
La eficiencia se puede calcular utilizando dos parámetros. En Europa, la eficiencia suele calcularse en función de la temperatura de los gases de escape. Por ejemplo, al quemar un kilogramo de combustible se obtiene una determinada cantidad de kilocalorías de calor, siempre que la temperatura de los gases de escape y la temperatura ambiente sean iguales.
Midiendo la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura real de los gases de escape, es posible calcular a partir de ella la eficiencia de la caldera.
A grandes rasgos, a los gases residuales que se escapan a la chimenea se les resta el 100% para llegar a la cifra real.
Calcular correctamente
En la URSS, y más tarde en Rusia, se adoptó un método de cálculo fundamentalmente diferente: el llamado " método de saldo inverso" Consiste en que el consumo de calor está determinado por el poder calorífico más bajo. Luego, se coloca un calentador en la tubería y se calcula la cantidad de energía térmica que ha entrado en ella, es decir, la cantidad de energía perdida. Para calcular la eficiencia, las pérdidas de energía se calculan a partir de la cantidad total de calor.
Este enfoque al determinar la eficiencia proporciona indicadores más precisos.. Se adoptó como método de cálculo porque todos los cuerpos de las calderas rusas estaban muy mal aislados térmicamente, por lo que hasta el 40% de la energía se escapaba por las paredes de la caldera. De acuerdo con los requisitos de los documentos reglamentarios, en Rusia todavía se acostumbra calcular la eficiencia mediante el método del saldo inverso. Hoy en día, este método se puede aplicar con éxito a calderas de varios megavatios que funcionan en centrales térmicas cuyos quemadores nunca se apagan.
Ventajas de las calderas modernas.
Pero esta técnica es completamente inaplicable a las calderas modernas, ya que tienen un esquema de funcionamiento fundamentalmente diferente. Dado que los quemadores de las calderas modernas funcionan en modo automático: funcionan durante 15 minutos y luego se detienen durante 15 minutos hasta que se utiliza el calor generado. Cuanto mayor sea la temperatura exterior, más tiempo “reposará” el quemador y funcionará menos. Naturalmente, en este caso no podemos hablar de saldo inverso.
Otra diferencia entre las calderas modernas es la presencia de aislamiento térmico. Los grandes fabricantes producen unidades de la más alta calidad, con el mejor aislamiento térmico. La pérdida de calor a través de las paredes de una caldera de este tipo no supera el 1,5-2%. Los compradores a menudo se olvidan de esto, creyendo que la caldera también calentará la habitación, liberando calor durante el funcionamiento. Al comprar una caldera moderna, vale la pena recordar que no está diseñada para calentar una sala de calderas y, si es necesario, encargarse de instalar radiadores de calefacción.
Tecnologías modernas de preservación del calor.
Una buena caldera de acero siempre tiene mayor eficiencia. Esto se debe a que las calderas de hierro fundido, a diferencia de las de acero, siempre tienen más limitaciones tecnológicas.
Además, gracias al aislamiento, las calderas modernas retienen perfectamente el calor. Incluso dos días después de apagarla, la temperatura del cuerpo de la caldera desciende solo entre 20 y 25 grados.
Los mejores ejemplos de equipos de calefacción importados son las calderas, en las que se tienen en cuenta correctamente todos los requisitos. Por lo tanto, no conviene intentar “reinventar la rueda” y montar una caldera con medios improvisados. Al fin y al cabo, ya dispones de una amplia selección de las opciones de calderas más modernas, diversas y cuidadosamente pensadas que funcionarán durante mucho tiempo y correctamente, cumpliendo con creces todas las expectativas puestas en ellas y, lo que es especialmente agradable, salvando tu costos!
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El coeficiente de rendimiento (eficiencia) de una caldera se define como la relación entre el calor útil utilizado para producir vapor (o agua caliente) y el calor disponible (calor ingresado a la caldera). En la práctica, no todo el calor útil seleccionado por la caldera se envía a los consumidores. Parte del calor se gasta en sus propias necesidades. Dependiendo de esto, la eficiencia de la unidad se distingue por el calor suministrado al consumidor (eficiencia neta).
La diferencia entre el calor generado y el calor liberado representa el consumo para las necesidades propias de la sala de calderas. No solo se consume calor para necesidades propias, sino también energía eléctrica (por ejemplo, para accionar un extractor de humos, un ventilador, bombas de alimentación, mecanismos de suministro de combustible y preparación de polvo, etc.), por lo que el consumo para necesidades propias incluye el consumo de todos. tipos de energía gastados en la producción de vapor o agua caliente.
La eficiencia bruta de una caldera caracteriza el grado de perfección técnica y la eficiencia neta caracteriza su eficiencia comercial.
Eficiencia bruta de la unidad de caldera. br, %, se puede determinar usando la ecuación de balance directo
ŋ br = 100(Q piso /Q r r)
o según la ecuación de equilibrio inverso
ŋ br = 100-(q u.g +q h.n +q m.n +q n.o +q f.sh),
Dónde piso q calor útil gastado para generar vapor (o agua caliente); Q r r- calor disponible desde la caldera; q u.g +q h.n +q m.n +q n.o +q f.sh- pérdidas relativas de calor por elementos de consumo de calor.
La eficiencia neta según la ecuación del balance inverso se determina como la diferencia
ŋ neto = ŋ br -q s.n,
Dónde q s.n.- consumo relativo de energía para las necesidades propias, %.
La eficiencia según la ecuación del balance directo se utiliza principalmente al preparar informes para un período separado (década, mes), y la eficiencia según la ecuación del balance inverso se utiliza al probar unidades de caldera. La determinación de la eficiencia mediante equilibrio inverso es mucho más precisa, ya que los errores al medir las pérdidas de calor son menores que al determinar el consumo de combustible, especialmente cuando se queman combustibles sólidos.
Por tanto, para mejorar la eficiencia de las calderas, no basta con esforzarse por reducir las pérdidas de calor; También es necesario reducir en todos los sentidos el consumo de energía térmica y eléctrica para nuestras propias necesidades. Por lo tanto, en última instancia, se debe realizar una comparación de la eficiencia operativa de varias unidades de caldera en función de su eficiencia neta.
En general, la eficiencia de una caldera varía según su carga. Para construir esta relación, es necesario restar secuencialmente todas las pérdidas de la unidad de caldera del 100%. Sq sudor = q u.g +q x.n +q m.n +q n.o, que dependen de la carga.
Como puede verse en la Figura 1.14, la eficiencia de la unidad de caldera con una determinada carga tiene un valor máximo, es decir, el funcionamiento de la caldera con esta carga es el más económico.
Figura 1.14 - Dependencia de la eficiencia de la caldera de su carga: q u.g, q x.n, q m.n., q n.o.,S q sudor- pérdidas de calor con los gases de escape, por combustión química incompleta, por combustión mecánica incompleta, por refrigeración externa y pérdidas totales
En una sala de calderas moderna de combustible líquido, la eficiencia suele alcanzar el 80%, siempre que la sala de calderas esté limpia y libre de hollín. Sin embargo, la eficiencia real en promedio (para aquellas salas de calderas que se midieron) es de aproximadamente el 65%. La mayoría de las veces, la sala de calderas no está tan limpia como para recibir calor de la llama y transferir la máxima cantidad de calor al agua.
La situación se complica mucho más cuando los fabricantes de salas de calderas empiezan a hablar de que la eficiencia alcanza el 95%. No está claro qué condiciones se utilizaron para determinar la eficiencia y a qué se refiere la eficiencia.
En el ámbito técnico/económico, se utilizan al menos 6 definiciones para la eficiencia de la sala de calderas. Dado que muchas personas desconocen las condiciones para determinar la eficiencia de una sala de calderas, los proveedores, sin temor a ser acusados de mentir, ofrecen una alta eficiencia. Sin embargo, estas elevadas cifras no tienen nada que ver con la realidad del pagador de calefacción.
1. EFICIENCIA DE LA COMBUSTIÓN
La eficiencia de la combustión es la cantidad de energía del combustible que se LIBERA durante la combustión.
La liberación de energía del combustible y su conversión en calor en el hogar (estufa) de la sala de calderas no indica una alta eficiencia de la sala de calderas. Algunos fabricantes de salas de calderas proporcionan la eficiencia de la combustión como eficiencia de la sala de calderas, porque 1) la cifra es alta (aproximadamente 93-95%) 2) es fácil medir la eficiencia de la combustión: es necesario instalar el instrumento en las chimeneas.
La liberación de calor del combustible se produce en la mayoría de las salas de calderas con una alta eficiencia de combustión.
En consecuencia: ¡¡La liberación de energía del combustible más su conversión en calor en el hogar (estufa) no es el mismo calor que recibe la caldera!! ¡¡Nos interesa el calor que recibe la caldera!!
2. Eficiencia de la SALA DE CALDERAS
La eficiencia de la sala de calderas es la cantidad de energía combustible que se utiliza de manera útil, es decir, se transforma en otro medio portador de energía.
Otro medio portador de energía es, por ejemplo, el agua caliente que calienta una casa.
La eficiencia de la sala de calderas es la definición de eficiencia más utilizada en todo tipo de plantas de combustión.
La eficiencia de la sala de calderas es más difícil de medir que la eficiencia de la combustión, por lo que muchas personas se contentan con medir únicamente la eficiencia de la combustión. De hecho, la eficiencia de la sala de calderas es entre un 10 y un 15 % menor que la eficiencia de la combustión.
3. EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE COMBUSTIÓN
LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE COMBUSTIÓN MUESTRA LA EFICACIA DE LA COMBUSTIÓN Y LA RECEPCIÓN DE CALOR EN LA SALA DE CALDERAS. Incluso estos cálculos se presentan a menudo como resultado del análisis de los gases de combustión.
A menudo, la eficiencia del equipo del horno se utiliza como un análogo aproximado de la eficiencia de una sala de calderas, ya que la técnica de medición en este caso es más sencilla. Con esta técnica se puede obtener una cifra aproximada de la eficiencia de una sala de calderas: es necesario analizar constantemente la composición de oxígeno o CO2 en los gases de combustión. Se restan las pérdidas, ya que, por ejemplo, hay algo de calor presente en las cenizas/escoria (esto es especialmente cierto para los combustibles que forman escoria). En cuanto al combustible líquido, la eficiencia del equipo del horno y la eficiencia de la sala de calderas son aproximadamente las mismas, ya que el combustible líquido no contiene cenizas ni escoria. Pero si se utiliza este concepto para el carbón o los biocombustibles, los errores son mucho mayores.
4. EFICIENCIA DE LA INSTALACIÓN
Al calcular la eficiencia de una instalación se determina la relación entre la cantidad total de energía útil y la cantidad total de energía. La cantidad total de energía también incluye la "energía auxiliar", por ejemplo, la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de las bombas de la sala de calderas, la ventilación, las chimeneas, etc. Para una instalación de combustible líquido, la "energía auxiliar" corresponde aproximadamente al 1% de la energía del combustible total; para instalaciones de combustible sólido, la "energía auxiliar" equivale al 5% de la energía del combustible.
Por tanto, el rendimiento de la instalación será inferior al rendimiento de la sala de calderas.
5. EFICIENCIA DEL SISTEMA
La determinación de la eficiencia de un sistema amplía los límites del sistema a:
Producción de calor con pérdidas.
- distribución del calor con pérdidas en la red de calefacción, etc.
- uso de calor
Según UNICHAL (Unión Internacional de Proveedores de Calor), se producen las siguientes pérdidas típicas en las tuberías al distribuir agua caliente a los apartamentos:
Suecia - 8% pérdidas en tuberías, es decir El calor se transfiere al suelo y a las tuberías de calefacción urbana circundantes.
Dinamarca - 20%
Finlandia - 9%
Bélgica - 13%
Suiza - 13%
Alemania Occidental - 11%
6. Eficiencia anual
En principio, el rendimiento anual corresponde al rendimiento de la sala de calderas, pero luego se calcula el rendimiento medio de la sala de calderas para todo el año. La eficiencia anual también incluye periodos con malos niveles de combustión, por ejemplo, al poner en marcha una sala de calderas, etc.
La eficiencia anual depende del tamaño de la instalación, vida útil, etc.
Lo anterior muestra que se utilizan diferentes definiciones de eficiencia, por lo que existe una alta probabilidad de que se dé una cifra errónea si no se aclara el concepto y la definición de eficiencia. Así, no hay que temer ser insensible, ya que de hecho, muchos fabricantes, con conocimiento o sin él, dan cifras erróneas.
Las cifras importantes son aquellas que reflejan el lado económico real del combustible que compra el consumidor. Si se pierde la confianza del consumidor por ofrecer una eficiencia demasiado alta, entonces es inevitable que surjan grandes problemas en el mercado.
Como se indicó, "todos los proveedores" (al menos muchos) dan eficiencia de combustión cuando ofrecen información sobre la eficiencia de la sala de calderas.
¡¡¡No se puede utilizar la eficiencia de la combustión al calcular la economía de una instalación!!!
EL CONSUMIDOR NO COMPRA COMBUSTIBLE, SINO UN MEDIO PARA PRODUCIR CALOR. No es el combustible lo que debería ser barato, sino el calor que reciben los consumidores durante las tormentas de nieve invernales.
COEFICIENTE DE EFICIENCIA DE LA CALDERA
(Eficiencia de la caldera): la relación entre la cantidad de calor transferida al agua de la caldera para convertirla en vapor durante la combustión 1 kg combustible, al poder calorífico del combustible, es decir, la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa 1 kg combustible. La eficiencia de las calderas alcanza valores del orden de 0,60-0,85.
Samóilov K. I. Diccionario marino. - M.-L.: Editorial Naval Estatal de la NKVMF de la URSS, 1941
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