Además, si estudia el principio de funcionamiento, así como las características de diseño de dichos generadores de vapor, puede intentar implementarlos usted mismo, utilizando ciertos medios. Sin embargo, esta posibilidad será discutida un poco más adelante.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

Según sus características de diseño, las plantas de calderas tienen una estructura bastante similar. Incluyen varios nodos de trabajo, que se consideran decisivos: directamente a sí mismo, y la turbina. Los dos últimos componentes forman una conexión cinética entre sí, y una de las variedades de tales sistemas es un generador eléctrico de turbina de vapor.

Si mira más globalmente, tales instalaciones son centrales térmicas completas, aunque más pequeñas. Gracias a su trabajo, son capaces de proporcionar electricidad no solo a instalaciones civiles, sino también a grandes sectores industriales.

Los mismos generadores eléctricos de vapor se reducen a los siguientes puntos principales:

• El equipo especial calienta el agua a valores óptimos, en los que se evapora, formando vapor.
• El vapor resultante entra aún más, en las palas del rotor de la turbina de vapor, que pone en movimiento el propio rotor.
• Como resultado, primero obtenemos la energía cinética convertida a partir de la energía resultante del vapor comprimido. Luego, la energía cinética se convierte en energía mecánica, lo que conduce al arranque del eje de la turbina.

El generador eléctrico incluido en el diseño de tales plantas de vapor es decisivo. Esto se debe a que son los generadores los que convierten la energía mecánica en energía eléctrica.

Descripción:

¿Vale la pena recordar las primeras máquinas de vapor domésticas (ver referencia) en nuestra era de alta tecnología? Indudablemente. Después de todo, las máquinas de vapor ahora están encontrando su aplicación en el sector energético.

Mini-CHP con máquinas de vapor - una realidad del siglo XXI

IS Trokhin, Ingeniero VIESSH de la Academia Rusa de Agricultura, Profesor de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear del MOPC "MEPhI"

¿Vale la pena recordar las primeras máquinas de vapor domésticas (ver referencia) en nuestra era de alta tecnología? Indudablemente. Después de todo, las máquinas de vapor ahora están encontrando su aplicación en el sector energético.

Recientemente, en la industria y la vivienda y los servicios comunales, se ha demostrado la viabilidad de la producción combinada de energía eléctrica y térmica en minicentrales combinadas de calor y electricidad (mini-CHP) (Fig. 1), ubicadas en las proximidades del consumidor. cada vez más reconocido.
Esto se debe al aumento constante en el costo de la electricidad, el aumento en los casos de fuertes vientos anormales y heladas, lo que lleva a una disminución en la confiabilidad de las líneas eléctricas (roturas de cables) del suministro eléctrico centralizado.

Sala de calderas como fuente de calor y electricidad.

Los consumidores con sus propias salas de calderas a veces las complementan con grupos electrógenos (unidades eléctricas) con máquinas de vapor (generalmente turbinas) y generadores eléctricos con una capacidad de varios cientos de kilovatios a unos pocos megavatios. Así, las salas de calderas reconstruidas en mini-CHP se convierten en fuentes de energía tanto térmica como eléctrica (Fig. 1, línea trifásica A-B-C).

Dependiendo de la producción de calor de la planta de calderas de vapor, se requieren de 17 a 40 kW (1,7 a 4 %) de electricidad para generar 1 MW (100 %) de energía térmica. La presión de vapor absoluta en las calderas, permitida por las autoridades de Rostekhnadzor, generalmente no supera los 0,7–1,0 MPa (en adelante, absoluta).

Los consumidores industriales o para intercambiadores de calor de vapor a agua (calderas para producir agua caliente) requieren vapor con una presión más baja: 0,12–0,6 MPa. Por lo tanto, los grupos electrógenos con turbinas de vapor se conectan en paralelo con los dispositivos de reducción o en lugar de ellos (Fig. 1). Entonces, en lugar de la estrangulación inútil del vapor por las turbinas, se realizará un trabajo útil para impulsar los generadores eléctricos. El vapor de escape en este caso se envía a la caldera, después de lo cual se condensa y el condensado se bombea de regreso a la caldera a través del sistema de limpieza.

Por lo tanto, la sala de calderas se convierte en una fuente rentable de calor y electricidad con una alta eficiencia de calor de combustión de combustible (80–85% o más).

Si el consumidor no necesita una gran cantidad de calor, sino solo agua caliente, por ejemplo, en verano, entonces la mini-CHP también está equipada con máquinas de refrigeración por absorción que funcionan con el vapor que sale de la turbina. Tales máquinas proporcionan el enfriamiento requerido del agua que ingresa al sistema de refrigeración para el aire acondicionado de las instalaciones del consumidor.

Para el suministro de energía ininterrumpida durante todo el año a los consumidores, incluidos los equipos mini-CHP (bombas, extractores de humo, iluminación, sistemas de automatización, etc.), es necesario su funcionamiento continuo. Esto es posible, por ejemplo, si se genera electricidad junto con la generación de calor necesaria para proporcionar agua caliente a los consumidores.

En los sitios de las salas de calderas existentes, también se están creando mini-CHP con mayor potencia térmica. Por ejemplo, las calderas obsoletas con una presión de vapor saturado de 1,4 MPa están siendo reemplazadas por calderas con una presión de vapor sobrecalentado de 4,0 MPa y una temperatura de 440 °C. Con las mismas dimensiones de las calderas, la potencia eléctrica de una mini-CHP de este tipo se vuelve mucho mayor.

Sin embargo, se debe prestar atención al tipo de máquina de vapor utilizada en las modernas mini-CHP 1 . Es una turbina de vapor de baja potencia que generalmente tiene un diseño de etapa única, ya que opera con caídas de presión bajas. El rotor, como parte giratoria de la turbina, consta de un cubo, que está montado en el eje, y un conjunto de álabes perfilados (anillo de álabes). Las palas están hechas de aleaciones especiales y son elementos responsables y costosos de la turbina. Las turbinas de hélice de vapor también tienen un rotor perfilado, solo del tipo tornillo de Arquímedes.

Desde los días de las máquinas de vapor, un pistón ha sido un cuerpo de trabajo más simple y económico que el álabe de una turbina.

Comparación de las características de los grupos electrógenos eléctricos con turbina de vapor y máquina de vapor

Algunos diseños de máquinas de vapor y motores del siglo pasado no eran tan imperfectos como se cree. Imaginemos un grupo electrógeno eléctrico con una máquina o motor a vapor y un generador eléctrico moderno. Dado que las máquinas de vapor, por regla general, tenían velocidades de eje muy bajas (hasta 300 rpm) y los generadores eléctricos modernos funcionan a frecuencias de 1000 a 3000 rpm, también se necesita un multiplicador para una instalación imaginaria.

Comparemos una instalación de este tipo con una turbina de vapor moderna. Hagámoslo correctamente: a presiones y temperaturas de vapor proporcionales a la entrada de estos motores y contrapresiones de vapor proporcionales a la salida. Entonces queda claro (Cuadro 1) que el consumo específico de vapor por unidad de electricidad generada y, en consecuencia, la eficiencia de algunas instalaciones de vapor o máquinas de vapor es bastante proporcional al consumo específico de vapor en las plantas de turbinas modernas, cuya potencia es incluso 5 veces mayor!

Con un aumento en la velocidad de rotación del eje de una máquina o motor de vapor, en igualdad de condiciones, hay un aumento en la eficiencia debido a una reducción en la duración de la entrada de vapor en el cilindro y, en consecuencia, una disminución en el tiempo el vapor entra en contacto con las paredes del cilindro, lo que conduce a una disminución de la pérdida de calor en el motor.

¡A velocidades de 750–1500 rpm y potencias de al menos hasta 1200 kW, las modernas máquinas de vapor alemanas Spilling y las checas PM-VS tienen un consumo de vapor 2 1,3–1,5 veces menor que las turbinas de vapor que superan su potencia en más de 5 veces! Con la misma potencia que las turbinas, las máquinas de vapor son incluso más eficientes, ya que es más fácil fabricar mecanismos de distribución de vapor más avanzados en una máquina relativamente más grande.

innovación rusa

Especialistas rusos propusieron una idea: convertir un moderno motor de combustión interna (ICE) de pistón en una máquina de vapor y adaptarlo para que funcione en una mini-CHP. Dado que el costo de un motor de combustión interna es más bajo que el costo de una turbina de vapor, entonces, sujeto a mejoras menores en el diseño, obtendremos un motor de accionamiento más económico: un motor de vapor basado en un motor de combustión interna en serie.

Los especialistas del grupo científico conjunto 3 "Promteploenergetika", encabezado por V.S. Dubinin, investigador principal del Departamento de Diseño de Motores de Aeronaves del Instituto de Aviación de Moscú, están desarrollando motores de pistón de vapor (SPR), modernos motores de vapor de una sola presión. Esto último significa que cuando el motor está en marcha, el vapor que entra en el cilindro ejerce presión sobre el pistón desde un solo lado, como en el motor de combustión interna original.

En el motor de combustión interna básico, de hecho, sólo el mecanismo para suministrar combustible a una válvula dinámica de gas o unidad de válvula de carrete para suministrar y liberar vapor (know-how) está sujeto a alteración. El PPD puede operar en una amplia gama de presiones de vapor vivo, de 0,5 a 4,0 MPa a temperaturas de hasta 440 °C. ¡De acuerdo con la frecuencia de rotación del cigüeñal, el PPD puede desarrollarse hasta 3000 rpm!

PPD tiene un sistema de lubricación circulante con cárter "seco", como en los motores de combustión interna de locomotoras diesel y centrales eléctricas diesel. Con un sistema de este tipo, el aceite, en general, no permanece en las cavidades internas del motor, sino que se bombea a través de ellas bajo presión, se limpia y luego vuelve a entrar en el motor.

En el RPM conectado al generador eléctrico, el vapor se suministra desde la caldera y el escape se lleva al intercambiador de calor de vapor-agua (Fig. 2, símbolos azules). El control de PPD es proporcionado por señales del sistema de control automatizado. Además de uno o más PPD y generadores eléctricos, la unidad incluye: un bloque de excitación, control y protección de la BVUZ de un generador eléctrico, que, a su vez, consta de bloques de excitación y control de la BVU, protección automática de la BZA, sistema de control de la BSU.

En la fig. 2 muestra una variante de la unidad eléctrica con un generador eléctrico asíncrono, por lo tanto, para su funcionamiento, la unidad de excitación BV está equipada con condensadores. La aparamenta conecta eléctricamente el grupo electrógeno con los consumidores de electricidad. La línea de puntos (Fig. 2) muestra las conexiones eléctricas de otros generadores en el caso de una unidad multimotor.

Una máquina de vapor, a diferencia de una turbina, siempre puede proporcionar un impulso directo a un generador eléctrico. La turbina suele requerir una caja de engranajes para esto, ya que debe operar a altas velocidades para asegurar un flujo de vapor aceptable.

La turbina de vapor también requiere un sistema de refrigeración, lo que significa un consumo adicional de agua y pérdidas de energía. Es suficiente para aislar el PPD, pero no es necesario enfriarlo, ya que la temperatura en sus cilindros es de 5 a 6 veces más baja que la del motor de combustión interna original.

El recurso antes de la revisión de las turbinas de vapor (30,000–50,000 horas) está determinado principalmente por el recurso de las palas hechas de aleaciones caras y para las máquinas de vapor (más de 50,000 horas, según), un recurso mucho mayor de unidades más baratas de la biela y grupo de pistones.

Los motores de vapor, al igual que los motores de vapor alternativos, son muy fiables. Y el recurso antes de la revisión del PPD puede ser mayor que el de los motores de combustión interna originales (30 000–100 000 horas), ya que el vapor durante el funcionamiento del motor, a diferencia de la mezcla combustible, no explota, sino que se expande y presiona suavemente sobre el pistón.

El mantenimiento de turbinas requiere de personal altamente calificado. Las máquinas de vapor, al ser de un tipo similar a los motores de combustión interna, pueden ser reparadas por especialistas menos calificados, y sus reparaciones se pueden realizar en el acto.

Aplicación de fuente de alimentación ininterrumpida

Para generar corriente con una frecuencia, de acuerdo con los requisitos de 4 GOST 13109–97 para la red eléctrica (en modo normal - 50 ± 0,2 Hz), la central eléctrica de turbina de vapor PTEA (Fig. 2, símbolos rojos) debe funcionar con un sistema de alimentación ininterrumpida SAI o en paralelo con la red de alimentación centralizada.

Un grupo electrógeno de turbina de vapor genera electricidad con una estabilización relativamente gruesa de la frecuencia del voltaje alterno. Con la ayuda del rectificador de tensión ABH se obtiene una tensión constante. Luego, la unidad inversora AVI, equipada con un oscilador maestro de frecuencia altamente estable, asegura la conversión de voltaje directo en voltaje alterno con precisión de estabilización de alta frecuencia.

La unidad de batería de almacenamiento AB se utiliza para el suministro de energía de respaldo a corto plazo de la AE en caso de falla de la unidad turboeléctrica o para el período de encendido de emergencia de la reserva.

Autoestabilización de la velocidad del eje del motor

Todos los motores de pistón, incluidos los motores de vapor, tienen la propiedad de autoestabilización de la velocidad del eje, lo que no se puede decir de las turbinas. Este descubrimiento de VS Dubinin es revolucionario 5 . Su implementación permite mantener la velocidad del eje motor con tal precisión que el generador eléctrico accionado es capaz de generar electricidad a una frecuencia de 50±0,2 Hz, tal como lo exigen las normas de calidad de energía. A modo de comparación, las plantas de energía diésel pueden generar electricidad con una precisión de mantenimiento de frecuencia más gruesa (en operación de estado estable: 50 ± 0,5 Hz).

La autoestabilización se lleva a cabo sin la organización de la retroalimentación durante el suministro pulsado o el desarrollo del fluido de trabajo (vapor) a intervalos regulares. Tal proceso, de hecho, es similar al funcionamiento del mecanismo de escape y el péndulo en un reloj mecánico. En nuestro caso, se trata de un PPD con una fuente de vapor y un generador de impulsos de suministro de vapor maestro.

El punto de vista sobre las ventajas de los motores alternativos de vapor sobre las turbinas para mini-CHP también es compartido por expertos extranjeros. Entonces, en 2005 en el Consejo Estadounidense para una Economía Eficiente en Energía, Michael Muller del Centro para Sistemas de Energía Avanzados de la Universidad de Rutgers en los EE. turbinas, funcionan de forma fiable y económica incluso con vapor húmedo y a velocidades moderadas.

Sin embargo, cabe señalar que la gran mayoría de las máquinas de vapor siguen siendo algo inferiores a las turbinas en términos de masa y características generales. Sin embargo, como muestran muchos años de experiencia operativa, en particular, los motores Spilling, estos indicadores no son primordiales, en el contexto de una serie de ventajas innegables de los motores de pistón.

Reequipamiento de salas de calderas de calentamiento de agua en mini-CHP de vapor

Pero, ¿qué hacer con las calderas de agua caliente? ¿Cómo se pueden convertir en mini-CHP de vapor? Es aconsejable equipar dichas salas de calderas con calderas de vapor adicionales con la transferencia de la parte básica de la carga de calor o reemplazarlas por completo con calderas de agua caliente. Las calderas de vapor son más caras que las de agua caliente, pero sus costos operativos son más bajos y pueden funcionar de manera confiable con un recurso más prolongado.

Aspectos ambientales de la operación de mini-CHP

El desempeño ambiental de la combustión de combustible en las calderas de vapor modernas es bastante bueno. La implementación de la conocida tecnología doméstica para la quema de combustibles sólidos (carbón, residuos de preparación del carbón, lodos, residuos de madera y vegetales, etc.) en lecho fluidizado circulante a alta temperatura (patente de modelo de utilidad RU 15772) permite garantizar el funcionamiento de la caldera con muy bajas emisiones a la atmósfera. El desempeño ambiental de las calderas con tales hornos cumple con los requisitos más estrictos de Rostekhnadzor.

En conclusión, cabe señalar que las unidades generadoras de energía con máquinas de vapor son las más adecuadas para las plantas de energía solar respetuosas con el medio ambiente (Tabla 2), incluidas las mini-CHP, en las que se utilizan calderas con colectores solares en lugar de hornos para producir vapor. ¡Resulta una planta de energía verdaderamente respetuosa con el medio ambiente que funciona con sol, agua y vapor!

Por lo tanto, podemos sacar las siguientes conclusiones:

• Los mini-CHP de motor de vapor son más eficientes energéticamente que los de turbina de vapor. Para ellos, el consumo específico de vapor en unidades eléctricas para generar electricidad es de 1,3 a 1,5 veces menor que en mini-CHP de turbina de vapor, especialmente en capacidades eléctricas de hasta 1200 kW.
• el recurso antes de la revisión de las modernas máquinas de vapor para mini-CHP es al menos no menor que el de las turbinas de vapor de tipo paleta y tornillo.

Literatura

1. Burnosenko A. Yu. Mini-CHP con turbinas de vapor para mejorar la eficiencia de las calderas de calefacción industrial. 2009. Nº 1.
2. Micro y pequeña cogeneración a partir de biomasa (hasta 300 kWe). OPET RES-e NNE5/37/2002 // OPET Finlandia: http://web.archive.org/web/20070208002554/
   http://akseli.tekes.fi/opencms/opencms/OhjelmaPortaali/ohjelmat/DENSY/en/Documenttiarkisto/Viestinta_ja_aktivointi/Julkaisut/OPET-RES/TechnologyPaper2_chp_70404.pdf.
3. Dubinin V. S. Garantizar la independencia del suministro de electricidad y calor en Rusia de las redes eléctricas basadas en tecnologías recíprocas: monografía. M, 2009.
4. Shkarupa S. O. El uso de la transformación puntual para la descripción analítica del proceso transitorio en un motor térmico de acción discreta // Dinámica de sistemas complejos. 2010. Nº 2.
5. Müller M.R. El regreso de la máquina de vapor // Estudio de verano de ACEEE sobre eficiencia energética en la industria. Nueva York, Estados Unidos). 19 al 22 de julio de 2005. http://quasiturbine.promci.qc.ca/Press/SteamMuller050721.pdf.

1 Históricamente, el término "máquina de vapor" se ha utilizado para cubrir todos los diseños de motores impulsados ​​por vapor. En la literatura, a veces se identifica erróneamente la máquina de vapor y la máquina de vapor. Una máquina de vapor es una máquina de vapor alternativa.

3 El grupo incluye especialistas del Instituto de Aviación de Moscú, el Instituto de toda Rusia para la Electrificación de la Agricultura, el Instituto de Ingeniería Eléctrica de Moscú, el Instituto de Seguridad Energética y Ahorro de Energía de Moscú y el Colegio Real de Ingeniería y Tecnología Espaciales.

4 A partir de 2013 se introducirá GOST R 54149-2010 en lugar de GOST 13109-97.

5 Nótese que V.S. Dubinin desarrolló en la década de 1980 la teoría de la autoestabilización solo para un motor de pistón de un solo cilindro y la confirmó experimentalmente. Y en 2009, un joven ingeniero, S. O. Shkarupa, aplicó esta teoría al caso de los motores de pistón de varios cilindros, con los que uno tiene que lidiar en la práctica.

Un generador de vapor es un equipo especializado diseñado para convertir un líquido, generalmente agua, en vapor. El líquido se calienta al quemar cualquier combustible: madera, carbón, petróleo o gas natural.

La transición de un estado líquido a gaseoso crea presión y luego expansión, que puede ser dirigida y utilizada como fuente de energía.

Los pistones a vapor fueron fundamentales en el desarrollo de fábricas, locomotoras de ferrocarril, barcos de vapor y muchas otras piezas de equipo mecánico.

Una de las primeras aplicaciones del generador de vapor industrial en ingeniería fue la locomotora de vapor. El combustible, en forma de leña o carbón, se alimentaba al horno. El calor resultante se canalizaba a través de un sistema de tuberías que calentaban el agua, que se almacenaba en un depósito especial.

Una vez que la temperatura alcanzaba el punto de ebullición, la energía creada a partir del vapor impulsaba los pistones que hacían girar las ruedas de la locomotora de vapor. La función principal de la energía de vapor era el movimiento del tren, pero también se usaba activamente en los frenos y silbatos.

En comparación con las calderas de vapor, los generadores de vapor contienen menos acero en su construcción y utilizan un solo serpentín de vapor en lugar de muchas mangueras pequeñas. Se utiliza una bomba de suministro de agua especializada para bombear agua continuamente a través de la manguera.

El generador de vapor utiliza en su diseño un suministro de agua forzado de una sola vez para convertir el agua entrante en vapor a la vez mediante un serpentín de calentamiento.

A medida que el agua pasa a través del serpentín, el calor se transfiere de los gases que se queman y hace que el agua se convierta en vapor. El diseño del generador no utiliza un colector de vapor, donde hay espacio libre entre el vapor y el agua en el interior, por lo tanto, para lograr una calidad de vapor del 99,5%, es necesario utilizar un separador de humedad/vapor.

Debido a que los generadores no usan un tanque de presión grande en su diseño como los tubos de llama, a menudo son muy pequeños y fáciles de encender, lo que los hace ideales para situaciones en las que necesita obtener una pequeña cantidad de vapor en poco tiempo.

Sin embargo, esto tiene un costo para la generación de energía, ya que los generadores no son muy eficientes y, por lo tanto, no siempre pueden producir suficiente vapor en diferentes situaciones.

Ventajas

De acuerdo con su diseño y principio de funcionamiento, los generadores de vapor son bastante similares a otros sistemas de calderas de vapor, aunque se diferencian fundamentalmente de ellos.

Estas diferencias, a primera vista, insignificantes, cambian todo el funcionamiento del sistema, que, por regla general, es menos potente que el de las calderas, pero tiene una serie de ventajas.

Por ejemplo, los generadores de vapor tienen un diseño más simple, lo que les permite arrancar mucho más rápido y ser más fáciles de operar que una caldera industrial a gran escala. También son de menor tamaño, lo que las hace más versátiles, a menudo vistas como calderas auxiliares cuando se trabaja en espacios reducidos.

La siguiente razón por la que a menudo se usan como calderas auxiliares es que son bastante fáciles y rápidas de encender.

Debido a su diseño compacto, serpentín simple y capacidad de agua relativamente más baja, estas máquinas pueden ponerse en marcha y funcionar a plena capacidad en menos tiempo que las calderas a gran escala, lo que las hace útiles en situaciones de emergencia.

Es como comparar una bicicleta de carrera con un tanque militar: la primera acelera más rápido y corre más rápido, pero no es muy fuerte, mientras que la segunda tarda mucho en arrancar pero, en última instancia, es una máquina más poderosa. Y aunque generalmente cuestan mucho menos que las calderas a gran escala, pueden ser más deseables para trabajos que no requieren niveles de vapor tan altos.

Donde corresponda

Cuando piensa en la energía de vapor, puede pensar en máquinas de vapor o locomotoras resoplando. Sin embargo, los generadores de vapor industriales tienen muchas aplicaciones:

• Destilación
• Esterilización
• Calefacción por bomba de calor
• calentamiento indirecto
• Calefacción, ventilación y aire acondicionado

Un generador eléctrico puede convertir aproximadamente el 97% de la energía eléctrica a partir de vapor. El control de seguridad automático, por ejemplo, un regulador de nivel de líquido, mantiene el nivel de agua requerido y apaga el generador si el nivel de agua cae por debajo de lo normal.

Los generadores de vapor con esta funcionalidad pueden funcionar de forma continua sin sobrecalentarse.

Los generadores de vapor de acero inoxidable son las mejores opciones cuando necesita suficiente vapor limpio. El acero inoxidable reduce la posibilidad de contaminación por vapor.

Generador de vapor diésel

Siguen un concepto de transferencia de calor similar al de las calderas serpentinas, pero pueden producir presiones aún más altas según la capacidad. Se utilizan principalmente en centrales eléctricas.

Su presión de vapor puede igualar y, en algunas máquinas de vapor, superar la presión máxima del agua de 221 bar. La temperatura del vapor en estas máquinas de alta presión puede alcanzar los 500 grados centígrados.

Generador de vapor de recuperación de calor

Un generador de vapor de recuperación de calor, o intercambiador de calor, recoge nubes de vapor a alta presión y utiliza este vapor después del agotamiento a través de una cadena de intercambiadores de calor para impulsar otras máquinas de vapor menos potentes.

Este vapor recuperado puede incluso usarse en estos generadores de baja presión para calentar plantas industriales o viviendas.

Generadores de vapor para centrales nucleares

Hay dos tipos principales de generadores de vapor nucleares: (BWR), reactor de agua caliente y (PWR), reactor de agua a presión. El agua en el BWR se convierte en vapor dentro del propio reactor nuclear y va a una turbina fuera del tanque.

El agua PWR está bajo una presión de más de 100 bar y no se producen procesos de ebullición del agua dentro del reactor.

Generadores de energía solar de vapor

Los generadores de vapor solares son la forma más limpia de generar vapor. El agua corre a través de tuberías dentro del panel solar.

El sol calienta el agua y luego el agua pasa a través de una turbina de vapor, creando electricidad. Este tipo de generador de vapor no produce residuos y no contamina el medio ambiente.

Principio de funcionamiento

De intercambio de calor

Los generadores de vapor se utilizan para capturar y utilizar la energía liberada como calor en una amplia variedad de procesos y convertirla en una forma más útil, como energía mecánica y eléctrica.

El calor resultante se utiliza para generar electricidad o se procesa como subproducto de algún otro proceso industrial.

La fuente inmediata de calor suele estar contaminada, como el combustible radiactivo en una planta de energía nuclear, por lo que el primer paso para generar energía de vapor es transferir este calor a agua limpia mediante un intercambiador de calor.

Esto se hace elevando la temperatura del combustible, como la gasolina, etc., que circula en un circuito cerrado, con una fuente de calor. El combustible, a su vez, calienta el depósito de agua sin contaminarlo.

Generación de vapor

El combustible caliente circula a través del baño de agua para producir vapor. Hay varios esquemas geométricos diferentes, pero el principio sigue siendo el mismo.

El líquido calentado se descarga a través de varios tubos pequeños para aumentar su superficie de contacto con el agua y asegurar la aceleración de la transferencia de calor y la producción de vapor.

El vapor producido en las centrales eléctricas nucleares y de carbón modernas se encuentra a menudo en condiciones supercríticas o por encima del punto crítico en el diagrama de fase del agua (374 grados centígrados y 22 MPa).

Convirtiendo el calor en electricidad

El vapor supercrítico está sobrecargado de energía. La energía del vapor se convierte en energía mecánica haciéndola pasar a través de una turbina de vapor. La alta presión del vapor ejerce presión sobre las numerosas palas inclinadas de la turbina, haciéndolas girar.

Esta energía mecánica se convierte en energía eléctrica mediante el uso de la energía de rotación de una turbina de vapor para alimentar un generador eléctrico. La turbina que se muestra en la imagen puede generar hasta 65 megavatios de electricidad.

Conclusión

Cada tipo de combustible es una fuente de calor para calentar agua. Es solo que cada uno lo hace a su manera. Algunos son respetuosos con el medio ambiente, mientras que otros tienen un impacto bastante fuerte en el medio ambiente.