Key Difference – Caldeira Subcrítica vs Supercrítica
Caldeiras são recipientes fechados nos quais um fluido é aquecido, na maioria das vezes, é água. Mesmo que o nome disso seja uma caldeira, o fluido não necessariamente ferve nela. O fluido aquecido é usado em várias aplicações, incluindo aquecimento de água, aquecimento central, cozimento, etc. Caldeiras subcríticas e supercríticas são esses sistemas de geração de vapor. A principal diferença entre uma caldeira subcrítica e supercrítica é que as caldeiras subcríticas funcionam a uma pressão subcrítica do fluido, enquanto as caldeiras supercríticas funcionam a uma pressão supercrítica do fluido.
Qual é o Ponto Crítico?
O ponto crítico de uma substância é a temperatura e a pressão na qual essa substância pode se comportar como um gás e um líquido ao mesmo tempo, portanto, ocorrem fases gasosas e líquidas indistinguíveis. Isso ocorre porque a densidade da fase gasosa e da fase líquida é igual neste ponto. Uma substância que existe a temperatura e pressão, acima de seu ponto crítico, é conhecida como fluido supercrítico. Uma substância que sai abaixo de seu ponto crítico é conhecida como fluido subcrítico. Em uma curva de equilíbrio de fase, o ponto crítico é o ponto final da curva.
Figura 01: Diagrama de Fases mostrando o Ponto Crítico da Água
O termo supercrítico em caldeiras supercríticas refere-se às pressões acima do ponto crítico da água em que a caldeira está sendo operada. O ponto crítico da água está a 647 K de temperatura e 221 bar (22,1 MPa) de pressão. As pressões abaixo de 221 bar são conhecidas como “pressão subcrítica” e acima de 221 bar é a “pressão supercrítica” da água.
O que é uma Caldeira Subcrítica?
Caldeiras subcríticas são caldeiras que trabalham em temperaturas de até 374°C e pressão de 3.208 psi (o ponto crítico da água). Estas caldeiras compõem um sistema com ponto final de evaporação constante. Um exemplo típico de caldeira subcrítica é o gerador de vapor do tipo tambor.
Dentro da caldeira, a circulação natural do fluido é gerada pelo aquecimento dos risers. A mistura de água e vapor que sai deste riser é então separada em água e vapor no tambor. A água circula, a água retorna à entrada do evaporador pelos cantos inferiores enquanto o vapor flui para a câmara do superaquecedor.
Figura 02: Uma Central Térmica
Se o fluido passar por circulação natural, a faixa de aplicação é limitada a cerca de 190 bar como a pressão máxima do tambor. Mas se a circulação for feita com bomba de circulação, (conhecida como circulação forçada), essa faixa pode ser estendida. Esta extensão ocorre devido à fixação do ponto final de evaporação no tambor. E também, define o tamanho da superfície de aquecimento no evaporador e no superaquecedor. Uma grande desvantagem da caldeira subcrítica é que, nessas caldeiras, pode ocorrer a formação de bolhas.
O que é uma caldeira supercrítica?
Caldeira supercrítica (gerador de vapor supercrítico) é um tipo de caldeira que funciona sob condições de pressão supercrítica. Este tipo de caldeira é frequentemente utilizado na geração de eletricidade. Ao contrário das caldeiras subcríticas, não há formação de bolhas nas caldeiras supercríticas e a água líquida se converte imediatamente em vapor.
A caldeira supercrítica funciona em temperaturas em torno de 538–565°C e pressões acima de 3.200 psi. Uma caldeira supercrítica possui um sistema com ponto final de evaporação variável. Estas caldeiras são sem tambor. Assim, a evaporação ocorre em uma única passagem pelo evaporador. O fluxo de fluido, na maioria das vezes; água, é induzida pela bomba de alimentação. Isso faz com que o sistema seja operado em qualquer pressão desejada, permitindo que ele opere o sistema em condições subcríticas ou supercríticas. Como resultado, o ponto final de evaporação varia. E também, para manter essas condições, as áreas do evaporador e do superaquecedor se ajustam automaticamente de acordo com as necessidades.
Figura 03: Uma Caldeira Tubular
Esta caldeira é denominada caldeira supercrítica porque funciona acima da pressão crítica da água que é de 221 bar. Como acima do ponto crítico, não há distinção entre vapor e água, a água atua como um fluido.
Além do ponto crítico da água, o calor latente de vaporização é zero e, portanto, não há distinção considerável entre a fase líquida e a fase de vapor da água. uma das principais vantagens das caldeiras supercríticas é o menor consumo de combustível. Isso causa uma menor produção de gases de efeito estufa. e também, devido à não formação de bolhas, menor consumo de água pode ser observado.
Quais são as semelhanças entre a caldeira subcrítica e a supercrítica?
- O mecanismo/ciclo operacional básico da Caldeira Subcrítica e Supercrítica é o mesmo.
- Exceto pelos evaporadores sem tambor em caldeiras supercríticas, outros recursos de construção também são os mesmos.
- As técnicas da Caldeira Subcrítica e Supercrítica utilizam equipamentos e estratégias semelhantes em operação. ou seja, pré-aquecedor de ar, economizador, turbinas, condensadores, bombas de alimentação de caldeiras, etc.
Qual é a diferença entre caldeira subcrítica e supercrítica?
Caldeira Subcrítica vs Supercrítica |
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| Caldeiras subcríticas são caldeiras que trabalham em temperaturas de até 374°C e pressão de 3.208 psi (ponto crítico da água). | Caldeira supercrítica (gerador de vapor supercrítico) é um tipo de caldeira que funciona sob condições de pressão supercrítica. |
| Temperatura | |
| As caldeiras subcríticas são operadas em temperaturas de até 374°C. | Caldeiras supercríticas são operadas em temperaturas em torno de 538–565°C. |
| Pressão | |
| As caldeiras subcríticas são operadas a uma pressão de 3.208 psi. | As caldeiras supercríticas são operadas a uma pressão acima de 3.200 psi. |
| Bateria | |
| As caldeiras subcríticas são compostas por tambores. | As caldeiras supercríticas não têm tambor. |
| Formação de Bolhas | |
| A formação de bolhas é uma grande desvantagem em caldeiras subcríticas. | Não há caldeiras supercríticas de formação de bolhas. |
Resumo – Caldeira Subcrítica vs Supercrítica
Caldeiras subcríticas e supercríticas são duas formas de geradores de vapor que são usados para geração de eletricidade. Estes são categorizados como tal, com base em suas condições de operação. A diferença entre uma caldeira subcrítica e supercrítica é que as caldeiras subcríticas funcionam a uma pressão subcrítica do fluido, enquanto as caldeiras supercríticas funcionam a uma pressão supercrítica do fluido.
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