Tablas de Vapor¿Qué son ... cómo utilizarlos?Las cantidades de calor y temperatura / presión de las relaciones mencionadas en este manual se han tomado de las propiedades de la tabla de vapor saturado.

Definiciones de términos usadosVapor saturado: es vapor de agua puro a la temperatura que corresponde a la temperatura de ebullición del agua a la presión existente.Presiones absoluta y relativa: La presión absoluta es la presión en libras por pulgada cuadrada (psia) por encima de un vacío perfecto. La presión manométrica es la presión en libras por pulgada cuadrada sobre la presión atmosférica, que es de 14,7 libras por pulgada cuadrada absoluta. La presión manométrica (psig) más 14,7 es igual a la presión absoluta.O, presión absoluta menos la presión manométrica es igual a 14,7.Relación Presión / Temperatura (columnas 1, 2 y 3). Para cada presión de vapor puro hay una temperatura correspondiente. Ejemplo: La temperatura del vapor psig 250 puro es siempre 406 ° F.El calor de líquido saturado (Columna 4).Esta es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua de 32 ° C al punto de ebullición a la presión y temperatura que se muestra. Se expresa en unidades térmicas británicas (Btu).Calor latente o calor de vaporización(Columna 5). La cantidad de calor (expresado en Btu) necesarios para cambiar una libra de agua hirviendo a una libra de vapor. Esta misma cantidad de calor se libera cuando una libra de vapor se condensa de nuevo en una libra de agua.Esta cantidad de calor es diferente para cada combinación de presión / temperatura, como se muestra en la tabla de vapor.Calor Total de vapor (columna 6). La suma del calor del líquido (columna 4) y calor latente (columna 5) en Btu. Es el calor total en vapor por encima de 32 ° F.Volumen específico de líquido (columna 7).El volumen por unidad de masa en pies cúbicos por libra.Volumen específico del vapor (columna 8).El volumen por unidad de masa en pies cúbicos por libra.

Propiedades del vapor saturado(Tomado de Keenan y Keyes, propiedades termodinámicas del vapor, con permiso de John Wiley & Sons, Inc.)Como la tabla se utilizaAdemás de determinar la realción presión/temperatura, se puede calcular la cantidad de vapor que se condensa por cualquier unidad de calefacción de salida conocido Btu. A la inversa, la tabla se puede utilizar para determinar si la tasa de producción de BTU de vapor de condensación se conoce. En la sección de aplicación de este manual, hay varias referencias al uso de la tabla de vapor.

Flash de vapor (Secundaria)¿Qué es vapor flash? Cuando el condensado caliente o agua de la caldera, bajo presión, se libera a una presión más baja, parte de ella se volvió a evaporar, convirtiéndose en lo que se conoce como vapor flash.¿Por qué es importante? Este vapor flash es importante, ya que contiene unidades de calor que pueden ser utilizados para la planta de operación económica-y que son de otro modo desperdiciado.¿Cómo se forma? Cuando el agua se calienta a presión atmosférica, su temperatura aumenta hasta que alcanza 212 ° F, la temperatura más alta a la cual el agua puede existir a esta presión. Calor adicional no eleva la temperatura, pero convierte el agua en vapor.

El calor absorbido por el agua en el aumento de su temperatura al punto de ebullición se llama "calor sensible" o el calor del líquido saturado.El calor necesario para convertir el agua en vapor de agua a punto de ebullición a la misma temperatura se llama "calor latente". La unidad de calor de uso común es el Btu que es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua 1 ° F a la presión atmosférica.Si el agua se calienta bajo presión, sin embargo, el punto de ebullición es superior a 212 ° F, de modo que el calor sensible requerido es mayor. Cuanto mayor sea la presión, mayor es la temperatura de ebullición y el más alto es el contenido de calor. Si la presión se reduce, una cierta cantidad de calor sensible se libera. Este exceso de calor se absorbe en forma de calor latente, haciendo que parte del agua para "flash" en vapor.Condensado de vapor a temperatura y bajo presión de 100 psig tiene un contenido de calor de 308,8 Btu por libra. (Véase en la Tabla 4 Columna Steam.) Si este condensado se descarga a la presión atmosférica (0 psig), su contenido de calor al instante cae a 180 Btu por libra. El superávit de 128,8 Btu re-evapora o destella una parte del condensado. El porcentaje de vapor que destella puede ser calculada utilizando la fórmula:

% De vapor flash(destella) = SH-SL X100H

SH = calor sensible en el condensado a la presión más alta antes de descarga.SL = calor sensible en el condensado a la presión inferior a la que tiene lugar la descarga.H = calor latente en el vapor de agua a la presión más baja a la cual el condensado se ha descargado.

% De vapor flash= 308.8-180 X100=13.3%970.3

Para comodidad EL Gráfico 3-1 muestra la cantidad de vapor secundario que se forma cuando se descarga condensado a presiones diferentes. Otras tablas útiles se pueden encontrar en la página 48.

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Vapor Conceptos BásicosEl vapor es un gas invisible generado mediante la adición de energía térmica al agua en una caldera.Suficiente energía debe ser añadida para aumentar la temperatura del agua al punto de ebullición. Luego de energía adicional sin ningún aumento adicional en la temperatura cambia el agua en vapor.El vapor es un medio de transferencia de calor muy eficiente y fácilmente controlable. Se usa con más frecuencia para el transporte de energía desde una ubicación central (la caldera) a cualquier número de localizaciones en la planta donde se utiliza para calentar el aire, agua o aplicaciones de proceso.Como se ha señalado, adicional Btu están obligados a realizar el cambio de agua hirviendo en vapor.Estos Btu no se pierden sino que se almacena en el vapor listo para ser lanzado al aire el calor, cocinar tomates, para prensa de pantalones o secar un rollo de papel.El calor necesario para transformar el agua en vapor de ebullición se denomina calor de vaporización o calor latente. La cantidad es diferente para cada combinación de presión/temperatura, como se muestra en las tablas de vapor.

Vapor en el Trabajo.Cómo el calor del vapor se utiliza: el calor fluye desde un nivel de temperatura más alto a un nivel de temperatura más bajo en un proceso conocido como transferencia de calor. A partir de la cámara de combustión de la caldera, el calor fluye a través de los tubos de la caldera para el agua. Cuando la mayor presión en la caldera de vapor empuja hacia fuera, calienta las tuberías del sistema de distribución. El calor fluye desde el vapor a través de las paredes de los tubos al interior del enfriador de aire circundante.Esta transferencia de calor cambia algunas de la parte posterior de vapor en agua. Por eso las líneas de distribución son generalmente aislado para minimizar esta transferencia de calor despilfarro e indeseable.Cuando el vapor llega a los intercambiadores de calor en el sistema, la historia es diferente.Aquí, la transferencia de calor desde el vapor de agua es deseable. El calor fluye en el aire en un calentador de aire, en el agua en un calentador de agua o a la alimentación en una marmita de cocción. Nada debe interferir con esta transferencia de calor.Drenaje del condensado Por qué es necesaria condensado es el subproducto de la transferencia de calor en un sistema de vapor. Se forma en el sistema de distribución debido a la radiación inevitable. También se forma en equipo de calefacción y el proceso como resultado de la transferencia de calor conveniente desde el vapor a la sustancia calentada. Una vez que el vapor se condensa y da su calor latente valioso, el condensado caliente debe ser removido inmediatamente. Aunque el calor disponible en una libra de condensado es insignificante en comparación con una libra de vapor, el condensado es agua sin gas caliente valioso y debe ser devuelto a la caldera.

Figura 4-1. Estos dibujos muestran cuánto calor se requiere para generar una libra de vapor a presión atmosférica. Tenga en cuenta que toma 1 Btu por cada aumento de 1 º en la temperatura hasta el punto de ebullición, pero que se necesita más Btu para cambiar el agua a 212 ° F en vapor a 212 ° F.

Figura 4-2. Estos dibujos muestran cuánto calor se requiere para generar una libra de vapor de agua a 100 libras por pulgada cuadrada de presión. Tenga en cuenta el calor adicional y mayor temperatura requerida para hacer hervir el agua a presión de 100 libras que a presión atmosférica. Nótese, también, la menor cantidad de calor necesaria para convertir el agua en vapor a la temperatura más alta.Definiciones. El Btu. Un térmica Btu-británica-unidad es la cantidad de energía de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua fría por 1 ° F. O, un Btu es la cantidad de energía térmica emitida por una libra de agua de refrigeración en, por ejemplo, de 70 ° F a 69 ° F.

. Temperatura. El grado de picor sin ninguna implicación de la cantidad de energía calorífica disponible.. Calor. Una medida de energía disponible sin ninguna implicación de la temperatura. Para ilustrar, el Btu lo que plantea una libra de agua de 39 ° F a 40 ° F podría provenir del aire que rodea a una temperatura de 70 ° F o de una llama a una temperatura de 1.000 ° F.

La necesidad de vaciar el sistema de distribución. Condensado situada en la parte inferior de las líneas de vapor puede ser la causa de un tipo de golpe de ariete. Vapor viaja a velocidades de hasta 100 millas por hora hace "olas" a su paso por este condensado (Fig. 5-2). Si hay suficientes formas de condensado, de alta velocidad de vapor que empuja a lo largo, creando una babosa peligroso que crece más y más ya que recoge líquido en frente de ella. Cualquier cosa que cambia los accesorios de tubería, válvulas de dirección de regulación, tees, codos, bridas ciegas, pueden ser destruidos. Además de los daños de este "ariete," agua de alta velocidad puede erosionar accesorios por saltando lejos en superficies metálicas.

Figura 5-1. Posibles obstáculos a la transferencia de calor: el calor y la temperatura del vapor debe penetrar esas barreras potenciales para hacer su trabajo

Figura 5-2 Condensado permitido recoger en las tuberías o tubos se sopla en ondas de vapor que pasa a través de ella hasta que se bloquea el flujo de vapor a punto A. condensado en la zona B causa una presión diferencial que permite que la presión de vapor para empujar la bala de condensado a lo largo como un ariete.

Figura 5-3 Bobina medio lleno de agua de condensación no puede trabajar a pleno rendimiento

Figura 5-4. Tenga en cuenta que la radiación de calor desde el sistema de distribución de condensado hace a la forma y, por lo tanto, requiere de trampas de vapor en los puntos bajos naturales o por delante de las válvulas de control. En los intercambiadores de calor, las trampas de realizar la función es extraer el condensado antes de que sea una barrera a la transferencia de calor. Condensado caliente se devuelve a través de las trampas a la caldera para su reutilización.

Efecto del Aire sobre Temperatura del Vapor

Cuando el aire y otros gases entran en el sistema de vapor, que consumen una parte del volumen de vapor que de otro modo ocuparía. La temperatura de la mezcla de aire / vapor de agua cae por debajo de la del vapor puro. Figura 6-1 explica el efecto del aire en las líneas de vapor.Tabla 6-1 y la Tabla 6-1 muestran las reducciones de temperatura distintas causadas por el aire en diferentes porcentajes y presiones.

Cámara de vapor de vapor 100% Total 100 psia de presión de vapor a presión 100 psia Vapor temperatura 327,8 ° F

Vapor cámara de vapor 90% y 10% de aire Presión total 100 psia presión de vapor 90 psia Temperatura del vapor 320,3 ° F

Figura 6-1. Cámara que contiene aire y vapor de agua proporciona sólo el calor de la presión parcial del vapor de agua no, la presión total.

Tabla 6-1. Reducción de la temperatura causada por el airePresión Psig Temp. De

vapor, Sin aire presente (°F)

Temperatura de vapor mezclado con diversos porcentajes de aire (en volumen) (° F)

Efecto del aire en la transferencia de calorEl flujo normal de vapor hacia la superficie del intercambiador de calor lleva aire y otros gases con ella. Puesto que no se condensan y drenar por gravedad, estos gases no condensables establecer una barrera entre el vapor y la superficie del intercambiador de calor.Las excelentes propiedades aislantes de aire reducen la transferencia de calor. De hecho, en ciertas condiciones tan poco como ^ de 1% en volumen de aire en el vapor de agua puede reducir la eficiencia de transferencia de calor en un 50% (Fig. 7-1).Cuando los gases no condensables (principalmente aire) continúan acumulándose y no se quitan, que poco a poco puede llenar el intercambiador de calor con los gases y detener el flujo de vapor completo. La unidad se "aire atado."

CorrosiónDos causas principales de la escala y la corrosión son el dióxido de carbono (CO2) y oxígeno.CO2 entra en el sistema como carbonatos disueltos en el agua de alimentación y cuando se mezcla con el condensado enfriado crea ácido carbónico.Extremadamente corrosivo, ácido carbónico puede comer a través de las tuberías y los intercambiadores de calor (7-2 Fig.). El oxígeno entra en el sistema como gas disuelto en el agua de alimentación fría. Se agrava la acción del ácido carbónico, lo que acelera la corrosión de hierro y picaduras y superficies de acero (Fig. 7-3).

La eliminación de lo indeseableEn resumen, las trampas deben drenar el condensado, ya que puede reducir la transferencia de calor y golpe de ariete causa. Las trampas deben evacuar el aire y otros gases no condensables, ya que pueden reducir la transferencia de calor mediante la reducción de la temperatura del vapor y el aislamiento del sistema. También pueden promover la corrosión destructiva. Es esencial para eliminar el aire condensado, y CO2 tan rápida y completamente como sea posible. Una trampa de vapor, que no es más que una válvula automática que se abre para que el aire condensado, y el CO2 y se cierra para el vapor, hace este trabajo. Por razones económicas, la trampa de vapor debe hacer su trabajo durante largos períodos con una atención mínima.

Gráfico 6-1. Mezcla de aire y vaporLa reducción de temperatura causada por varios porcentajes de aire a presiones diferentes.Este gráfico determina el porcentaje de aire con presión y temperatura conocidas por determinar el punto de intersección entre la presión, la temperatura y el porcentaje de aire en volumen. Como ejemplo, supongamos que la presión del sistema de 250 psig, con una temperatura en el intercambiador de calor de 375 ° F. De la tabla, se determina que hay un 30% de aire por volumen en el vapor.

Lo que la trampa de vapor debe hacer.El trabajo de la trampa de vapor es condensado para obtener, el aire y el CO2 del sistema lo más rápido que se acumulan. Además, para la eficiencia global y la economía, la trampa también debe proporcionar:1. La pérdida de vapor Mínima. La Tabla 7-1 muestra mostrar costosas fugas de vapor sin supervisión puede ser.2. Larga vida y servicio confiable.Un rápido desgaste de las piezas rápidamente trae una trampa hasta el punto de no se puede depender. Una trampa eficiente ahorra dinero al minimizar las pérdidas trampa pruebas, reparación, limpieza, tiempo de inactividad y asociados.3. Resistencia a la corrosión. Trabajo partes trampa debe ser resistente a la corrosión con el fin de combatir los efectos nocivos de la condensación ácida u oxígeno cargado.4. La ventilación de aire. El aire puede estar presente en el vapor en cualquier momento y especialmente en el arranque. El aire debe ser ventilado para la transferencia eficiente de calor y para evitar la unión del sistema.5. Ventilación de CO2. Ventilación CO2 a la temperatura de vapor impide la formación de ácido carbónico. Por lo tanto, la trampa de vapor debe funcionar en o cerca de la temperatura del vapor

desde el CO2 se disuelve en el condensado que se ha enfriado por debajo de la temperatura del vapor.6. Operación contra la contrapresión.Líneas a presión de retorno puede ocurrir tanto por diseño y no intencionada. Una trampa de vapor debe ser capaz de operar en contra de la presión de retorno real en su sistema de retorno.7. Libre de problemas de suciedad. La suciedad es una preocupación siempre presente ya que las trampas están ubicadas en puntos bajos del sistema de vapor.Selecciones de condensado hasta la suciedad y el sarro en las tuberías y sólidos pueden llevar el relevo de la caldera. Incluso las partículas que pasan a través de las pantallas colador son erosiva y, por lo tanto, la trampa de vapor debe ser capaz de operar en presencia de suciedad.Una trampa de la entrega de algo menos que todas estas deseables de funcionamiento / características de diseño se reducirá la eficiencia del sistema y aumentan los costos. Cuando una trampa proporciona todas estas características, el sistema puede lograr:

1. Rápido calentamiento de los equipos de transferencia de calor2. Temperatura máxima para el equipo de transferencia de calor mejorada de vapor3. Capacidad máximo del equipo4. Máximo ahorro de combustible5. Reducción de mano de obra por unidad de producto6. Mínimo mantenimiento y una larga vida libre de problemas de servicio.A veces una aplicación puede exigir una trampa sin estas características de diseño, pero en la inmensa mayoría de las aplicaciones de la trampa que cumple todos los requisitos proporcionará los mejores resultados.

Figura 7-1. Condensación de vapor en una unidad de transferencia de calor se mueve aire a la superficie de transferencia de calor donde se recoge o "placas" hacia fuera para formar un aislamiento eficaz.

Figura 7-2. Gas CO2 se combina con el condensado se deja enfriar por debajo de la temperatura del vapor para formar ácido carbónico, que corroe las tuberías y unidades de transferencia de calor. Nota ranura comido en la ilustración de la tubería.

Figura. 7-3. El oxígeno en el sistema de velocidades de corrosión (oxidación) de los tubos, causando picaduras tal como se muestra aquí.Las Figs. Cortesía 7-2 y 7-3 del Chemical Company Dearborn.

Tabla 7-1. Costo de diversas fugas de vapor de tamaño a 100 psi (asumiendo los costes de vapor $ 5,00 / 1,000 lbs).

El tamaño del orificio (pulgadas)

Vapor desaprovechado

Lbs Por Mes

Costo Total por Mes Costo Total por Año

Los valores de pérdida de vapor asumir vapor limpio y seco que fluye a través de un orificio de bordes afilados a la presión atmosférica sin presencia del condensado. Condensado normalmente reducir estas pérdidas debidas al efecto de parpadear cuando una caída de presión que se experimenta.