CUPRINS PARTEA I TEHNOLOGII DE EXECUIE I MONTAJ Nr. Crt. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 TITLUL Noiuni de cldur Cldura i starea de agregare a materiei Temperatura Scri de temperatur Cantitatea de cldur Apa cald , aburul de joas presiune i proprietile lor Apa ca agent termic Materiale folosite n construcia cazanelor Extras din PTC 9 2010 Extras din PTCR 7/1 - 2010 mbinri tierea , filetarea , mbinarea cu filet i prin sudur Extras din PTC 9 2010 Tehnologia materialelor diagrama Fe - c Proprietile mecanice i tehnologice ale materialelor i aliajelor Semifabricate Tratamente termice Tratamente termochimice Coroziunea metalelor Tehnologia prelucrrilor la rece Date generale de clasificare i condiii privind instalarea cazanelor Extras din I 13- 02 Descrierea principalelor tipuri constructive de cazane Descrierea principalelor pri componente ale unui cazan de abur Descrierea principalelor tipuri de cazane de abur Cazane de ap fierbinte i ap cald Pri componente principale Noiuni despre combustibili i ardere Produii de combustie Aerul carburant sau aerul necesar arderii Natura flcrii Eficiena arderii Analiza gazelor de ardere Clasificarea i proprietile combustibililor Alte surse de cldur Carte tehnic Cazan electric Protherm Instalaii de ardere Focare i instalaii de ardere Tirajul Principiul tehnicii de condensare Cazane pe combustibil solid consideraii generale Cazane cu funcionare pe principiul gazeificrii lemnului Arztoare de gaz cu aer insuflat Anexe arztoare , scheme de montaj , instalaii de ardere, cazane etc. Instalaii de protecie i automatizare Automatizarea funcionrii cazanelor Extras din HG 752 / 2010 Aparate de msur i control Alte msurtori utilizate la cazane Pag. 2 4 7 9 10 16 18 22 28 31 38 45 47 51 52 56 62 64 68 72 74 79 81 82 92 95 101 102 104 105 107 108 110 116 120 129 131 137 139 143 146 148 151 179 181 191 195 200

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

Nr. Crt. 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

TITLUL Analizoare de gaze Alte echipamente de protecie i automatizarea funcionrii Rezervoare de condensat i de combustibil Anexe vase de expansiune , aparate de msur i control , automatizri Apa i instalaia de alimentare cu ap Conducte i armturi Dispozitive de siguran Supape de siguran Instalaii de siguran n centrala termic Vase de expansiune deschise Vase de expansiune nchise Extras din PTC 7 - 2010 Aplicaii elemente de siguran , reglaj , aerisire , pompe etc. Regimul chimic al apei din cazan - generaliti Instalaii pentru tratarea apei Influena regimului chimic asupra exploatrii cazanului Condiii de calitate a apei de alimentare i din cazan Protecia suprafeelor interioare ale circuitului termic Extrase din PTC 2 - 2010 Regenerarea filtrelor Regimul termo chimic al generatoarelor de abur Evitarea formrii depunerilor Caracteristicile apei de alimentare n cazanele ignitubulare Recomandri finale Aplicaii scheme de tratare , componente , automatizri , pompe , filtre etc.

Pag. 201 203 207 211 225 239 245 247 249 250 253 260 264 275 277 279 281 281 282 288 298 301 307 311 312

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

COMPETENE FUNDAMENTALE

Competena I COMUNICARE INTERPERSONAL

Coninut competen: Descriere Unitatea se refer la competena necesar fochistului privind procesul de comunicare n care este implicat n timpul desfurrii tuturor activitilor profesionale specifice, primirea i transmiterea informaiilor, de modul n care particip la discuii att cu colegii ct i cu personalul din conducere Elemente de competen Criterii de realizare 1. Primete i transmite informaii 1.1 Comunicarea se face utiliznd un limbaj adecvat situaiei i interlocutorului. 1 .2 Informaiile sunt exprimate clar, concis i la obiect, astfel nct comunicarea s fie eficient . 1.3 Metoda de comunicare este adecvat scopului i importanei comunicrii. 1.4 Informaiile transmise sunt analizate i selectate cu discernmnt, pentru a se asigura acurateea i relevana acestora. 1.5 Comunicarea se face pe un ton politicos iar informaiile sunt transmise cu operativitate. 1.6 Comunicarea se face utiliznd mijloacele de comunicare adecvate situaiei 2. Particip la discuii 2.1 Participarea la discuii este constructiv, punctele de vedere divergente fiind argumentate cu politee. 2.2 Participarea la discuii se face respectnd punctul de vedere al interlocutorului. 2.3 Discuiile sunt orientate cu politee n sensul concentrrii pe subiectul de interes. 2.4 Participarea la discuii se face fr a ntrerupe interlocutorul. Gama de variabile Interlocutorii pot fi: colegii de echip, efii ierarhici, membrii echipei de reparaii i de revizie tehnic etc.; Metode de comunicare: verbale sau non verbale; Mijloace de comunicare: direct, telefon mobil, documente, semne etc. Ghid pentru evaluare La evaluare se va urmri: - capacitatea de a comunica eficient n situaii concrete; - utilizarea corect a mijloacelor de comunicare din dotare; - tonul utilizat i atitudinea fa de interlocutor; - capacitatea de argumentare; - capacitatea de a se adapta la interlocutor i la situaii neprevzute. Cunotinele necesare se refer la: - terminologia de specialitatea) Noiuni generale terminologie de specialitate - Noiuni de cldur; - Apa cald , aburul de joas presiune i proprietile lor ; - Materiale folosite n construcia cazanelor , mbinri etc. ; - Tehnologia materialelor

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

1

NOIUNI DE CLDUR 1.1. INTRODUCERE n acest capitol sunt prezentate teoria molecular a materiei i efectul cldurii asupra materiei. Capitolul abordeaz noiunile de cldur i temperatur precum i legtura dintre acestea. Sunt date definiiile cldurii i temperaturii i metodele folosite pentru msurarea acestora. De asemenea, sunt descrise i explicate procesele transferului de cldur precum i termenii legai de transferul de cldur. 1.2. MATERIA Oamenii de tiin susin c materia este alctuit din structuri reticulare numite molecule, care la rndul lor sunt alctuite din atomi. Atomul este definit ca cea mai mic parte dintr-un element chimic care mai pstreaz nsuirile chimice ale elementului respectiv. Molecula este definit ca cea mai mic parte dintro substan (compus de elemente chimice) care mai pstreaz proprietile materialului sau compusului dat. Atomii sunt alctuii din particule mai mici, sau particule energetice numite neutroni, protoni i electroni. Atomul este elementul de baz n alctuirea materiei. Neutronii i protonii alctuiesc nucleul atomului. In jurul acestui nucleu orbiteaz alte particule denumite electroni. In Figura 1-1 este nfiat construcia unui atom. Numrul de particule care formeaz nucleul unui atom, precum i numrul de electroni care nconjoar nucleul determin elementul chimic reprezentat de acel atom. Diferiii atomi care se combin formnd o molecul determin substana sau materialul format. Dac toi atomii sunt identici, substana rezultata se numete element. Dac se combin atomi diferii, moleculele i substana rezultat se numete compus. Combinarea moleculelor n elemente sau compui se face sub form reticular (vezi Figura 1-2). Atom - Cea mai mic parte dintr-un element chimic care poate lua parte la o reacie chimic pstrnd nsuirile elementului respectiv. Neutron - Particula elementar a atomului; particul neutr din punct de vedere electric, care intr n alctuirea nucleului. Proton - Particul elementar a atomului; particul pozitiv din punct de vedere electric, care intr n alctuirea nucleului. Electron Particul elementar a atomului; particul negativ din punct de vedere electric care se nvrte pe orbit n jurul nucleului. Element Compus Termen definit de text .

FIGURA 1-1 Prile componente ale unui atom . Neutronii i protonii se gsesc n nucleu, iar electronii orbiteaz n jurul nucleului.

FIGURA 1-2 Molecul. Moleculele se combin ntre ele dup o form rectangular formnd Elemente sau compui chimici.

Un element chimic pur are toi atomii identici. n prezent se cunosc peste 100 de elemente chimice. .

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

2

Molecule

Compus: Sare [Clorur de sodiu) Molecule

FIGURA 1-3 Compus. Atomii unor elemente diferite s-au au combinat formnd un compus. n cazul n care se combin n combin doi sau trei atomi diferi diferii i pentru formarea unei unei molecule, substana substana rezultat este un compus. Un exem exemplu plu de compus este sarea de buctrie. Sarea de buctrie este format din atomi de sodiu i i atomi de cl clor or care s-au combinat i i au format molecule. molecule. Moleculele celor dou substane s-au au combinat formnd clorur clorur de sodiu, sau uzual sarea de buctrie (vezi (vezi Figura Figura 1-3). Prin definiie, Un element chimic este o sub substan stan ai crei atomi sunt identici, aceast substan neputnd fi descompus n particule mai mici d dect ect atomul fr ca ea s piard proprietile proprietile comune comune elementului. Un compus este o substan substan format din atomi diferi diferii; i; substan substana a nu poate fi descom descompus n pri mai mici dect molecula fr ca ea s pia piard rd propriet proprietile ile comune compusului. Cu alte cuvinte, sarea poate fi descompus n elemente, adic n clor i i sodiu, dar dup descompunere substana substana nu va mai fi sare de buctrie. 1.3. DEFINIIA CLDURII n alctuirea materiei, mo n molec leculele se dispun ntr-o re reea ea reticular. Aceste Aceste molecule stau unite datorit atraciei reciproce, proce, frecrii i i presiunii, pe care le numim coeziune. Materia apare deseori so solid lid i i rig rigid id ca form. Acest lucru ne poate conduce la ideea c dispunerea moleculelor ce alctuie alctuiesc sc materia este static sau lipsit de mi micare. care. n n realitate moleculele oricrei substane substane se afl n mi mica micare. care. re. Chiar i i fierul i i oelul, oelul, pe care le simim simim att de inflexibile sunt alctuite din molecule care se afl n continu continu mi micare. care. Coeziunea moleculelor este suficient suficient de mare pentru pstrarea rea unor limite care definesc forma forma materiei n ciuda faptului c moleculele sunt sunt n continu micare micare n interiorul acesteia. Gradul de micare micare al part particulelor iculelor unei substane substan determin min cantitatea de cldur din substana substana respectiv. Cnd o substan substan este nclzit, nclzit, cre crete te micarea micarea relativ a particulelor. Astfel, Astfel, gradul gradul de micare micare al particulelor arat cantitatea de c cldur ldur suplimentat acelui corp (vezi Fig Figura ura 1 -4). 4).

FIGURA 1-4 Micarea Micarea molecular. molecular. Mi Micarea carea relativ a moleculelor unei substane substane cldur din substana respectiv.

arat cantitatea de

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

3

FIGURA 1-5 Temperatura i i starea de ag agregare regare a materiei. Amndou sunt leg legate ate de viteza de mic micare a moleculei. EXEMPLUL 1-1 gheaa este nclzit, aceasta aceasta se transform n ap. Cnd apa este nclzit nclzit n continuare, ea se Cnd gheaa transform n abur. n n acest exemplu exemplu observm o transformare din stare solid n stare lichid i i apoi gazoas. Micarea gazoas. Micarea moleculelor cret crete e cu creterea creterea temperaturii. Pentru ilustrarea acestei acestei legi legi a fizicii privete privete Figura 1-5. Cldura poate fi definit ca msur a mi micrii crii moleculelor dintr-o substan. Aceast definiie nu este prea potrivit pentru entr entru u aplicaiile aplicaiile practice, dar ne aj ajut ut s explicm fenomenul fenomenul fizic. CLDURA I I STAREA DE AGREGARE AGREGARE A MATERIEI Materia are una pn la trei st stri ri de ag agregare: regare: solid, lichid li sau gazoas. n stare solid, micarea micarea moleculelor este ntr-o oarecare msur limitat. limitat. Moleculele formeaz substane cu forme bine definite, fr substane fr a fi necesare opreli opreliti ti speciale. Un exemplu de substan substan aflat n stare solid este gheaa, gheaa, forma solid solid a apei. n stare lichid micarea micarea m moleculelor oleculelor cre crete, te, acestea nemaiputnd sta n limite bine definite dect dac substana substana n stare lichid se a afl fl ntr-un ntr recipient care s limiteze micarea moleculelor. ntr-un lichid, aciunea forei aciunea forei gravitaionale gravitaionale este suficient de mare pentru a limita pe vertical mic micarea moleculelor, excepie fcnd moleculele care scap excepie scap de pe suprafa suprafaa a lichidului prin evaporare. Deci, Deci, pentru limitarea micrii moleculare a unui lichid pe ver vertical tical i i orizontal, este necesar un recipient cu fund i i perei perei laterali. n n Figura 1-6 este ilustrat micarea micarea molecular molecular din interiorul unui lichid. Apa dintr-un un pahar sau ibric este un exemplu bun de comportare a molec moleculelor ulelor unei substan substane e n stare lichid. Cldur* Stare - Form sau structur fizic a unui material, cum ar fi solid, lichid sau gazos

FIGURA 1-6 Micarea molecular Micarea molecular ntr-un lichid . Moleculele au vitez suficient suficient pentru a permite substanei s se mite substanei mite pe vertical n n sus i i-n j jos, os, dar nu suficient pentru a trece prin suprafaa suprafaa de lichid n atmosfer n stare gazoas molecule moleculele le se mi mic c att de repede nct au tendin tendina a de mprtiere mprtiere n toate direciile. direciile. n n consecin, consecin, orice g gaz az tin tinde de s umple tot spaiul spaiul din recipientul n care este este pus.

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

4

Aburul provenit din apa care fierbe este un exemplu bun de comportare a moleculelor moleculelor unei substane substane n stare gazoas. gazoas. Aburul tinde s ump umple le spaiul spaiul de deasupra apei care fierbe, cum ar ar fi partea superioar a unui ceainic, exercitnd o presiune egal egal pe toate suprafe suprafeele ele recipientului, inclusiv pe pe suprafaa suprafaa apei. Viteza de micare micare a mole moleculelor culelor din orice substan substan fluid crete crete odat cu nclzirea substanei. n consecin, n consecin, g gheaa heaa nclzit se transform transform n ap; dac se continu nclzirea apei apei aceasta se transform n vapori. Transformarea s-a produs din stare solid n stare lichid i i apoi n stare gazoas. gazoas. Deci nclzirea este necesar pentru creterea creterea vitezei vitezei de mi micare care a moleculelor i i reciproc, mi micare carea a relativ a moleculelor arat cantitatea de cldur nmagaz nmagazinat inat de substan substan. . Figura 1-4 ilustreaz acest principiu. La presiune atmosferic normal, normal, apa poate rmne n stare solid doar la temperatura temperatura de maximum 0C (32F). Dac este nclzit la te temperaturi mperaturi mai ridicate de 0C gheaa gheaa se tope topete, topete te, , sau altfel spus trece n stare lichid. Cldura care permit permite e aceast transformare se nume numete te cldur cldur latent. Cldura care determin o transformare de stare fr modificarea temperaturii substan substanei, ei, msurabile msurabile cu un termometru, se numete numete cldur latent. Apa rm rmne ne n stare lichid ntr ntre 0C i 100C (212F). Cldura Cldura care modific temperatura msurabil a une unei i substan substane e dar care nu i schimb starea se numete numete cldur sensibil. Se folose folosete te acest term termen en deoarece diferena diferena de temperatur poate fi simit. simit. De asemenea, aceast temperatur poate fi msur msurat at cu un termometru. Dac temperatura este ridicat ridicat peste 100C, apa se transform n abur, starea g gazoas gazoas azoas a apei. Fiecare cre cretere tere de temperatur este definit definit de o cantitate de cldura corespunztoare ztoare care a fost transferat apei. Figura 1-7 reprezint un grafic grafic n care este prezentat rela relaia ia dintre cantitatea cantitatea de cldur i i temperatura apei n cele trei stri de ag agregare regare ale sale.

FIGURA 1-7 Grafic reprezentnd rela relaia ia cantitatea de cldura i i temperatura temperatura unui unui kilogram kilogram de ap , n cele trei stri de agregare ale sale. Termodinamica - tiina cldurii i i i a fenomenelor legate de aceasta. Transfer de cldur Pentru folosirea cldurii ca in instrument strument de control a temperaturii dintr-o incint, nt, aceasta trebuie s fie transportat de la punctul de gener g generare enerare are la punctul de utilizare. Pentru transportul clduri clduri se folosesc una sau mai multe metode de transfer a acesteia. Metodele sunt: Conducie Convecie Radiaie Cldura este transferat rat prin toate cele trei metode. Legea a doua a termodinam Legea termodinamicii icii stabile stabilete te c transferul de cldur are loc de la un corp cald la unul rece, i i niciodat invers, dect cu co consum nsum de energie. energie. La transferul cldurii pr prin in conducie conducie, cldura ldura unui material nclzit trece trece de la o molecul la alta. Ca exemplu putem da o bar de de fier inut inut cu unul din capete n foc. Captul barei barei care este pus n foc se nclzete nclzete foarte tare, iar pe ms msur ur ce cldura se propag propag, , cellalt capt al barei barei devine din ce n ce mai cald. Cldura condus nu este tran transferat sferat instantaneu deoarece este nevoie de timp timp pentru a fi nclzit fiecare molecul n parte, o molecu molecul l putnd s transfere cldura moleculei urmtoare urmtoare numai dup ce ea nsi este nclzit. Figura 1-8 8 ilustreaz ilustreaz acest principiu. Cldura de la un arztor este este condus prin fundul oalei la apa din interior pentru a o fierbe.

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

5

FIGURA 1-8 Conducia. Conducia. Cldura este este transferat prin fundul oalei . n cazul transferului cl n cldurii durii prin convec conveci ie, cldura este transportat transportat n substana substana care se dorete a fi nclzit de ctre mol dorete molecule ecule cu ajutorul curenilor. Un exemplu n acest sens este transferul cldurii de la un calorifer prin interm intermediul ediul curenilor de aer. . Transportul cldurii este efectuat de moleculele de aer. Alt exemplu este transportu transportul l cldurii prin intermediul apei nclzite care apoi apoi este pompat printr-o reea de conducte pn la punctele de utilizare. n aceste exemple cldura este transportat reea transportat prin intermediul aerului sau apei (vezi Figura 1-9).

Convecie. ie. Cldura este este transportat de moleculele de aer aflate n micare micare . FIGURA 1-9 Convec A treia metod de realiza realizare re a unui transfer de cldur, prin radia radiaie ie, depinde de undele sau radiaiile electromagnetice radiaiile electromagnetice emise d de e sursele de cldur. Undele de propag propagare are a cldurii cldurii sunt similare cu undele de lumin. Dac dou corpu corpuri ri cu temperaturi diferite sunt suficient de apropiate, apropiate, cldura va trece de la corpul cald la cel rece prin radiaia radiaia emis de suprafa suprafaa a corpului cald. Un exemplu n n acest sens l constituie cldura pe care o simim simim n fa faa a unui unui focar deschis n care arde focul. Dac stm aproape de foc, simim simim cldura cu partea cea mai apropia apropiat t de acesta, n timp ce partea opus a corpului corpului nostru rmne rece. Radiaia cldurii se efectueaz numa Radiaia numai i perpendicular de pe suprafaa radiant. Orice corp care se interpune n cale calea a undelor, le va intercepta i i va fi nclzit de acestea, acestea, dar cldura nu va trece dincolo de acest corp. Cldura radiat nu nclze nclzete te aerul n mod direct, ci nclzete nclzete numai obiectele pe care le ntlnesc undele. n Figura 1-10 este prezentat un exemplu de transfer de cldur prin radiaie. radiaie.

FIGURA 1-10 Transfer de cldu cldur r prin radia radiaie. ie. Cldura este transportat prin prin intermediul undelor electromagnetice. Msurarea cldurii Cldura este un termen care care se refer la cantitate. Unul intre cei mai obinuii obinuii termeni folosii folosii n relaia cu cldura este temperatura, care se refer direct la intensitatea cldurii relaia i i doar doar indirect la cantitatea de cldur. Pentru a calcula cantitat cantitatea ea de cldur trebuie ca mai nti s msurm temperatura. temperatura.S.C. CONFORTUL TUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

6

TEMPERATURA. Temperatura Temperatura este msura intensit intensitii ii cldurii. Dac temperatura temperatura unei camere este de 24C, aceast citire de term termometru ometru indic intensitatea cldurii din camer. Dac Dac se nclzete nclzete i i mai mult camera cu ajutorul ajutorul sistemului d de e nclzire, temperatura va cre crete, te, iar dac exist exist o pierdere de cldur din camer, temperatura va scdea. dea dea. . n n acest caz, temperatura aerului este leg legat at de variaia variaia cantitii cantitii de cldur, dar nu este o msur direct direct a acesteia. TERMOMETRE. Cel m mai ai obi obinuit nuit dispozitiv de msurare a temperaturii temperaturii este termometrul. Principiul de funcionare a majorit maj majoritii oritii ii termometrelor are la baz proprietatea substanelor substanelor de a se dilata la nclzire i de a se contracta la a rcire rcire. . Termometrul clasic din sticl este format format dintr-un tub de sticl nchis, cu un g gol ol de diametru foarte mic la interior i cu un bulb de sticl n partea partea inferioar. n n Fig Figura ura 1 -11 11 este ilustrat un termometru clasic din sticl. Bulbul sau rezervorul i i o parte parte din tub conin conin un lichid cu punctul de ng nghe he foarte sczut, aa aa cum sunt alcoolul sau mercurul. Pe m msur sur ce temperatura temperatura din j jurul urul bulbului de sticl sticl crete, crete, alcoolul sau mercurul se dilat iar coloana de lic lichid hid se ridic n tij tija a termometrului. Dac temperatura temperatura scade, alcoolul sau mercurul se contract, iar coloana coboar datorit mic micorrii orrii volumului lichidului. lichidului. Tu Tubul de sticl este mprit n diviziuni egale pe o a anumit numit lung lungime ime numit scal scal gradat. Intensitatea ntensitatea cldurii din jurul jurul termometrului este determinat prin citirea mi micrii crii coloanei de lichid pe scara g gradat grada radat t folosit.

FIGURA 1-11

Termometru clasic din sticl.

Exist multe tipuri de termo termometre metre folosite n instalaiile instalaiile de nclzire, printre care cele cu acionare acionare direct, de tipul lamelor bimetal i i cele cele cu ac acionare ionare indirect, de tip termocuplu i i termistor. termistor. Termocuplul este un dispoz dispozitiv itiv format din dou conductoare din metale diferite diferite care au un capt sudat. Se mai numete numete i i cuplu. n ntre tre cele dou conductoare apare un curent electric electric de joas joas tensiune datorat variaiei de temperatur. peratur. Poten Potenialul ialul curentului electric de j joa oas s tensiune tensiune variaz odat cu modificarea temperaturii n punctul n care cele dou conductoare sunt sudate mpreun. mpreun. Cellalt capt al conductoarelor este legat legat la bobina bobina magnetic magnetic a unui dispozitiv indicator. Pe msur msur ce tensiunea din conductoare variaz datorit modif modificrilor icrilor de temperatur, este ac acionat ionat acel indicator indicator al scrii gradate gradate i i astfel se nregistreaz nregistreaz temperatura de de la locul unde este fixat termocuplul. Termistorul este un dispozit dispozitiv iv electronic care sesizeaz varia variaiile iile curentului dintr-un circuit, variaii datorate modificrilor de temperatu temperatur r din vecintatea dispozitivului. n n Figura Figura 1-12 12 sunt prezentate cteva modele de termometre.

FIGURA 1-12 Dou modele de term termometre ometre des folosite n instala instalaii. ii.

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

7

Exist termometre speciale capabile s msoare temperaturi extrem de ridicate, ca cele din interiorul unei flcri, precum i i termometre termometre capabile s msoare temperaturi extrem extrem de joase, joase, ca cele din sistemele frigorifice. SCRI DE TEMPERATUR. Scara FAHRENBEIT este scara scara standard de msurare a temperaturii folosit folosit n Statele Unite. Aceast A ceast scar a fost stabilit lundu-se ca 0F temperatura de ng nghe he a unei sri i i 212F temperatura de fierbere a apei la nivelul mrii. Pe ac aceast east scar punctul de ng nghe he al apei este la 32F. 32F. Cealalt scar des folosit la termometre termometre este scara CELSIUS. Scara Celsius este folosit n sistemul metric. Scara Celsius este utiliza utilizat t pe scar larg larg pentru msurarea temperaturii temperaturii n toate rile rile mapamondului cu excepia excepia Statelor Unite unde este folosit doar n scopuri inginereti ing ingine inereti reti i i tiinifice. tiinifice. Scara Celsius a fost n prezent adoptat i i n Statele Unite mpreun cu alte unit uniti i metrice de msur. Pe scara Celsius temperatura de 0C este punctul de ng nghe he al apei la nivelul nivelul mrii, iar temperatura de 100C este punctul de fierbere a apei n acelea aceleai i condiii condiii de presiune. n Figura 1- 13 sunt ilustrate cele dou scri uzuale de temperatur.

FIGURA 1-13 Scrile de temperat temperatur ur Fahrenheit i Celsius n rezolvarea problemelor este deseori necesar s se transforme temperatura n temperatura din grade grade Fahrenheit n n grade grade Celsius i i invers . Pentru efectuarea efectuarea acestei transformri se poate stabili relaia relaia matematic dintre cele dou mrimi. Pe scara Fahrenh Fahrenheit, eit, ntre punctul de ng nghe he al apei de 32 i i cel de fierbere de 212 exist 180. 212-320 = 180 Pe scara Celsius, diferen diferena a ntre punctul de ng nghe he al apei (00) i i cel de fierbere (100) este de 100. Astfel, relaia Astfel, relaia dintre scara Fahrenheit Fahrenheit i i Celsius este de 180:100 sau 1,8:1. Aceast relaie relaie ne pune la dispoziie dispoziie un coeficient de 1,8 fo folosit losit n procesul de transformare. Trebuie luat n calcul i i diferena diferena de 32 dintre temperatura de nghe nghe a apei ap pe cele dou scri. Pentru a transforma o tem temperatur peratur din g grade rade Fahrenheit n grade grade Celsius se scade din citirea n grade Fahrenheit temperatura de ng grade nghe he a apei (32) iar rezultatul se mparte la 1,8 (raportul dintre cele dou scri), dup cum urmeaz: C = (F-32)/1,8 EXEMPLUL 1-2 care Dac temperatura aerului ca re iese din instala instalaia ia de climatizare este de 59F, care este temperatura n grade Celsius? C = (59-32)/1,8 = 15 C

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

8

Pentru transformarea temperaturii din grade Celsius n g grade,Fahrenheit, rade,Fahrenheit, se nmulete nmulete cu 1,8 iar rezultatul se adun cu 32: F=(C x 1,8) + 32C EXEMPLUL 1 3 Dac temperatura aerului car care e iese dintr-un un furnal este de 73C, care este temperatura n grade Fahrenheit? Rezolvare F = (C x 1,8) + 32 = (73 x 1,8) + 32 = 163,4 F Specialitii trebuie s fie fa Specialitii familiarizai miliarizai i i cu alte dou scri de temperatur. temperatur. Acestea sunt rareori folosite n practic, dar sunt folosite n diferite calcule ce se refer la aer i i temperatur. temperatur. Amb Ambele scri au ca punct de referin referin zero absolut, punctul punctul teo teoretic retic la care nu mai exist cldur ntr ntr-o substan oarecare. Numele acestor scri este Rankine i i Kelvin, fiecare purtnd numele unor renumi renumii i oameni oameni de tiin. tiin. Scara Rankine are ca punct de de referin referin scara Fahrenheit , iar scara Kelvin pe cea Celsius . n Figura 1-14 sunt prezentate comp comparativ arativ cele patru scri.

FIGURA 1-14 Compararea celor patru patru scri de temperatur. Zero absolut poate fi calculat. El se situeaz la 460 sub 0F i i la 273 sub 0C. 0C. Deoarece scrile de temperatur Celsius i i Fahrenheit au puncte de referin referin diferite, zero absolut este diferit ca cifr pe fiecar fiecare e dintre acestea, dar cifrele n fapt se refer la aceeai aceeai temperatur. Nici un termometru nu poate msura temperaturi temperaturi att de j joase oase ca zero absolut, dar acestea acestea pot fi calculate. Deoarece diferena diferena dintre punctele de zero pe scrile Fahrenheit i i Rankine Rankine este de 460, transformarea gradelor Fahrenheit n grade Rankine se face adug adugnd nd la citirea pe scara Fahrenheit cifra 460, dup cum urmeaz: R=F + 460 EXEMPLUL 1-4 Dac citirea temperaturii n grade grade Fahrenheit este de 73F care este citirea pe pe scara Rankine? Rezolvare Se adun 73 cu 460. Rezultat Rezultatul ul este citirea pe scara Rankine : R = F + 460 = 73 + 460 = 533 R Deoarece diferena diferena dintre punctele punctele de zero pe scrile Celsius i i Kelvin este de 273, transformarea gradelor g radelor Celsius n grade grade Kelvin se face adugnd adug nd la citirea pe scara Celsius cifra 273, dup cum urmeaz: K = C + 273 EXEMPLUL 1-5 Dac citirea temperaturii n grade grade Celsius este de 22,8C care este citirea pe scara Kelvin? Rezolvare Se adun 22,8C cu 273. Re Rezultatul zultatul de 295,8K este rspunsul la ntrebare: K = C + 273 = 22,8 + 273 = 295,8K

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

9

Dei exist multe tipuri de termometre, Dei termometre, toate sunt g gradate radate n g grade rade Fahrenheit sau sau Celsius. Fiecare dintre aceste tipuri de termometre pot deservi ntr-o msur mai mare sau mai mic diferite domenii de activitate, dar toate fac acelai acelai lucru: msoar intensitatea cldurii. CANTITATEA DE CLDUR Temperatura este doar una din tre variabilele care trebuie cunoscut cnd se discut despre cldur. dintre Temperatura este msura intensit intensitii ii cldurii, dar n instala instalaiile iile de nclzire problema problema principal o constituie cantitatea de cldur. Pentru msurarea cantit cantitii ii de cldur trebuie avute n vedere temperatura temperatura i i masa sau volumul materialului implicat n schimbul de cldur. De exemplu, un ceainic cu 4 litri de ap fiart la altitudinea de zero metri are o temp temperatur eratur de 100C. Deoarece volumul de ap i i abur este este redus, nu se poate vorbi de o cantitate mare de cldura nmagazinata nmagazinata n fluidele din ceainic. Dar un caza cazan n de aburi care pune in mi micare care o turbina pentru pentru generarea generarea curentului electric poate sa aib sute de litri de apa . Dac temperatura apei i i aburului din din cazan este de 100C, cantitatea de cldura nmagazinat nmagazinat de fluidele din cazan este foarte mare datorita datorita volumului volumului mare de ap i i abur. Cantitatea de cldura necesa necesar r cre creterii terii temperaturii apei dintr-un cazan pn pn la punctul de fierbere este mult mai mare dect cea nec necesar esar cre creterii terii temperaturii apei dintr-un ceainic ceainic pn la punctul de fierbere. Termenul folosit pentru desc rierea cantit cantitii ii de cldur in unit uniti i U.S. este British British termal unit (Btu). O descrierea unitate Btu este definit drept cant cantitatea itatea de cldur necesar ridicrii temperaturii unui pound (lb) (0,454 kg) de ap cu 1 F, sau mai exact, ct, de la 59 F la 60 F. O unitate Btu reprezint cu cu aproximaie aproximaie cantitatea de cldur degajat degajat de un chibrit aprins. aprins. Vezi Fig Figura ura 1-15.

FIGURA 1-15 British termal unit . La arderea unui chibrit se deg degaj aj o cantitate de cldura aproximativ egal cu 1 Btu In sistemul metric pe pentru ntru cldur se folosesc ca unit uniti i de msur caloria sau kilocaloria. Caloria este defin definit it drept cantitatea de cldura necesar necesar pentru a ridica temperatura unui g gram ram de ap cu cu un grad grad Celsius. Cldura specific ic este can cantitatea titatea de cldur care cre crete te sau scade temperatura temperatura unui gram gram de substana cu 1C. Cldurile sp specifice ecifice prezentate n tabele sunt raportate la apa, apa, lundu lundu-se ca diferen de temperatura 1 C. Cldura speci specific fic a apei este 1 de vreme ce pentru cre creterea terea temperaturii unui gram gram de ap cu 1C este necesar 1 calo calorie. rie. Fiecare substan substan are o cldur specific unic, unic, diferit de a altor substane. Cldura specific a aerul substane. aerului ui la presiune constant este 0,24 kcal/kg C iar iar la volum constant este 0,17 kcal/kg C. Pentru compararea cldurii specifice a unor materiale comune vezi Tabelul Tabelul 1-1.

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

10

TABELUL 1-1 Cldura specific la presiune constant a unor materiale uzuale. Pentru msurarea cldurii es este te necesar s se cunoasc att masa corpului ct ct i i temperatura. Dac se cunoate cunoate greutatea greutatea unui materia material, l, iar acesta este supus unei varia variaii ii de temperatur, temperatur, poate fi calculate cantitatea de cldura implicat n pr proc oces. Formula de calcul folosit pen pentru tru determinarea cantit cantitii ii de : cldur implicat ntr-un proces este: Q = m c (T1 T2) Q = cantitatea total de cld cldur ur implicat n proces m = masa materialului c = cldura specific ic a materi materialului alului (T1 -T2) = diferena diferena de temperatur temperatur rezultat n proces Pentru a gsi gsi cantitatea de cldur implicat ntr-un proces se nmul nmulet ete e masa materialului cu cldura specific a acestuia i i cu diferena diferena de temperatur n g gr rade Celsius. Rezultatul este cantitatea de cldur exprimat n calorii sau kiloc kilocalorii, alorii, n func funcie ie de unitatea de msur a masei. EXEMPLUL 1-6 Dac temperatura a 56 de kg ap este de 15C, ce cantitate de cldur, n n calorii, este necesar pentru a crete crete temperatura apei la 60C? Rezolvare Se nmulete nmulete masa de 56 kg cu cldura specific a apei 1. C) i i cu diferena diferena de temperatur (6015). Q = m c(T1-T2) = 56 x 1 x (60-15) = 2520 kcal Pentru a determina cantitatea de cldur cldu necesar schimbrii brii temperaturii aerului, aerului, se nmulete nmulete masa acestuia cu cldura specific i i cu diferena diferena de temperatur. EXEMPLUL 1-7 Dac ntr-o o cldire sunt introdu introduse se prin sistemul de ventilare 90 kg de aer la temperatura temperatura de 2C i i este necesar ridicarea temperaturii aces acestuia tuia la 24C (temperatura din interiorul cldirii), care este cantitatea de cldur necesar? Rezolvare Q = m c(T1-T2) = 90x0.24x(24-2) = 475kcal Cantitatea de cldur necesar necesar cre creterii terii temperaturii aerului de la 2C la 24C este de 475 kcal .

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

11

DE REINUT !DEFINIIA CLDURII Cldura este o form a energiei i este cea care face s varieze temperatura atmosferei i a corpurilor ce ne nconjoar i ne d senzaia de cald sau frig. Unitatea de msur a cldurii este caloria. Aceasta fiind o unitate de msur foarte mic, n termoenergetic se lucreaz mai mult cu multiplii caloriei i anume: kilocaloria - 1 Kcal = 1 000 cal; megacaloria - 1 Mcal = 1 000 000 cal; gigacaloria - 1 Gcal = 1000 Mcal = 1 000 000 Kcal = 109 cal. Alte uniti de msur uzuale pentru cldur : watt - ul cu multiplii si; joul - ul cu multiplii si; 1 Gcal = 1,16 MW; 1 KW = 860 Kcal; 1 cal = 4,1855 jouli; CANTITATEA DE CLDUR Cantitatea de cldur este cantitatea de energie intern transmis fr efectuarea de lucru mecanic. Cantitatea de cldur este o mrime ce caracterizeaz un sistem termodinamic i se exprim cu relaia: Q = m c T [Kcal; Gcal] unde: Q cantitatea de cldur; m masa sistemului; c cldura specific a sistemului; T este variaia sau diferena de temperatur, n cazul nostru: diferena dintre temperatura final T2 i cea iniial T1; ECUAIA CALORIMETRIC Qcedat = Qprimit(absorbit) Cantitatea de cldur cedat de un corp este egal cu cantitatea de cldur absorbit de un corp rece, n condiiile n care corpurile cald rece sunt n acelai mediu i izolate fa de mediu. TRANSMITEREA CLDURII. Transmiterea cldurii este procesul fizic prin care cldura trece de la un corp cu temperatura mai ridicat la un corp cu temperatura mai sczut sau de la o parte a corpului la alta datorit unei diferene de temperatur. Cldura se poate transmite prin urmtoarele trei forme de baz: conducie; convecie; radiaie. TRANSMITEREA CLDURII PRIN CONDUCIE Prin conducie se nelege transmiterea cldurii n masa unui corp, din aproape n aproape, prin activarea micrii moleculelor, dar care rmn n aceeai poziie medie. TRANSMITEREA CLDURII PRIN CONVECIE Prin convecie se nelege schimbul de cldur ntre un fluid (lichid sau gaz) n micare i o suprafa fix a unui corp solid cu care vine n contact direct. TRANSMITEREA CLDURII PRIN RADIAIE Orice corp nclzit deasupra temperaturii zero absolut (- 273,15oC) radiaz n jurul su o cantitate de energie care se propag n spaiul nconjurtor sub form de radiaii. Radiaia este fenomenul de transmitere a cldurii de la un corp la altul sub form de energie radiant.

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

12

MRIMI FIZICE. UNITI DE MSUR. CORELAII NTRE UNITILE DE MSUR. TEMPERATURA Temperatura este mrimea fizic care indic nivelul de nclzire al unui corp. Un corp este mai cald sau mai rece dac are o temperatur mai ridicat sau mai cobort. Temperatura se msoar n grade centigrade sau n grade Celsius: t = [oC]. Temperatura absolut corespunztoare valorii de 0 [oC] este de 273,15 [K] [K] (grade Kelvin): 0 [oC] = + 273,15 [K] Temperatura absolut msurat n grade Kelvin va avea formula: T [K] = t [oC] + 273,15 Msurarea temperaturii se face cu aparate numite termometre. Cele mai utilizate termometre sunt: a) Termometre cu lichid acestea se bazeaz pe dilatarea volumetric a unui lichid. Cele mai utilizate lichide sunt: mercur (Hg) (este un metal lichid); alcool; toluen; metil benzen. b) Termometre manometrice indicatoare funcioneaz pe principiul msurrii presiunii vaporilor saturai sau a unui lichid n funcie de temperatur. Acestea msoar temperaturi de la - 40 [oC] care sunt citite pe o scal gradat. c) Termometre manometrice cu contacte electrice sunt similare celor de mai sus, dar la o anumit temperatur nchid sau deschid un contact electric. Pe acestea se pot monta alarme, sonerii etc. d) Termocupluri - sunt traductoare de temperatur care se bazeaz pe apariia unei tensiuni n circuitul a dou conductoare din materiale diferite. Tensiunea este proporional cu diferena de temperatur dintre cele dou jonciuni. Termocuplurile cele mai utilizate sunt din urmtoarele metale: cupru - constantan - t 300 [oC]; fier - constantan - t 600 [oC]; cromel - alumel - t 1000 [oC]; platin i aliajele ei - t 1800 [oC]; e) Termorezistene acestea se bazeaz pe modificarea rezistenei electrice a unui conductor sub influena temperaturii. Cele mai folosite termorezistene sunt din urmtoarele materiale: cupru pentru temperaturi de la -100 [oC] la +200 [oC]; platina pentru temperaturi de la -200 [oC] la +500 [oC]; f) Pirometre de radiaie total - se folosesc pentru msurarea temperaturilor nalte cuprinse ntre 600 [oC] i 2000 [oC] i se bazeaz pe msurarea energiei radiate de corpul a crui temperatur o msurm. PRESIUNEA Presiunea reprezint fora care apas perpendicular pe suprafaa unui corp. Unitatea de msur principal este atmosfera [at]: 1 [at] = 1 [kgf/cm2] n practic se folosesc mai multe uniti de msur care sunt aproximativ egale: 1 [at] =1 [atm] =1 [bar] = 105 [N/m2] = 1 [kgf/cm2] La temperatura de aproximativ +4 [oC] se fac urmtoarele aproximri: 1 [bar] =10 000 [mmH2O] =760 [mmHg] 1 [at] =100 000 [Pa] = 105 [Pa] (Pa = pascal) Presiunea atmosferic reprezint fora cu care apas aerul atmosferic pe suprafaa pmntului. Presiunea manometric (fizic) reprezint presiunea citit pe aparatele de msur: Presiunea absolut = Presiunea manometric + Presiunea atmosferic

Msurarea presiunilor se face cu urmtoarele aparate:S.C. CONFORTUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

13

a) Manometre sunt aparate de msur care indic permanent presiunea dintr-o instalaie, recipient, cazan. Manometrul este in legtur cu spaiul n care se msoar presiunea printr-un tub sifon n form de U sau spiral care are rolul de a menine un tampon lichid pentru protejarea elementului elastic al aparatului. b) Vacuummetre sunt aparate pentru msurarea presiunilor mai mici dect presiunea atmosferic i care se numete depresiune. Vacuummetrele sunt simple sau cu contacte electrice. c) Manometre difereniale sunt aparate care se utilizeaz pentru msurarea diferenei dintre dou presiuni, fiind prevzut cu dou racorduri, ce se conecteaz la cele dou surse de presiune (unul la conduct i unul la presiunea atmosferic). DEBITUL Debitul reprezint cantitatea de fluid ce trece printr-o conduct de seciune [S] n unitatea de timp. Unitile de msur pentru debite sunt: D = [t/h] = [m3/h] = [Kg/s] = [l/s] Msurarea debitelor de fluide se face cu aparate complexe, numite debitmetre, compuse din: FORA Fora [F] se definete ca fiind cauza care schimb starea de repaos sau de micare a corpurilor. Uniti de msur: F = Kilogram for [kgf] sau Newton [N] Kilogramul for este fora care aplicat unui corp cu masa de un kilogram i imprim acestuia o acceleraie de 9,8 m/s2. Newtonul este fora care aplicat unei mase de un kilogram i imprim acesteia o acceleraie de 1 m/s2. 1 [N] = 0,102 [Kgf] 1 [Kgf] = 9,8 [N] LUCRUL MECANIC Lucrul mecanic [L] este produsul dintre for F [kgf] i lungimea l [m] cu care corpul este deplasat de fora F n direcia ei: L=Fl Uniti de msur: element de strangulare (ajutaj sau diafragm); traductor de presiune diferenial; traductor de presiune absolut; traductor de temperatur; bloc de calcul.

L = [kgf m] sau Joul [J]PUTEREA Puterea [P] este lucrul mecanic efectuat n unitatea de timp.

P

L kgf m t s

DENSITATEA [] Densitatea [] este masa unitii de volum.

m kg 3 V m

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

14

1.4. REZUMAT Cldura este cel mai important factor n creterea unui ambient plcut ntr-o cldire, i prin urmare studiul nclzirii, ventilrii i a condiionrii aerului este imperios necesar. Pentru a nelege cum este generat, distribuit i folosit cldura ntr-un sistem de nclzire a unei cldiri este necesar s se cunoasc structura materialelor i modul lor de comportare la cldur. Teoria molecular face posibil nelegerea multor fenomene legate de cldur. De exemplu, cldura, temperatura i schimbrile strii de agregare pot fi explicate cu ajutorul teoriei moleculare a materiei. Toate materialele sunt alctuite din molecule, combinaii de atomi aflate n continu micare. Viteza relativ de deplasare a moleculelor n interiorul unui material depinde de cantitatea de cldur nmagazinat de acesta. Cantitatea de cldur determin temperatura materialului, iar viteza de deplasare a moleculelor determin starea de agregare a materialului (solida, lichid sau gazoas). Temperatura este un termen care se refer la gradul sau intensitatea cldurii i se msoar n grade Celsius sau Fahren-heit. Cldura este un termen care se refer la cantitate i se msoar n calorii (cal), kilocalorii (kcal) sau Briiish termal units (Btu). Temperatura teoretic la care un corp este lipsit total de cldur se numete zero absolut Au fost elaborate scri termometrice avnd ca puncte de reper temperatura de nghe i de fierbere a apei. Acestea sunt scrile Celsius i Fahrenheit . Pe scara Celsius apa nghea la 0C i fierbe la 100C. Pe scara Fahrenheit apa nghea la 32F i fierbe la 212F. 1.5. TERMENI NOI molecul atom neutron proton electron element compus coeziune cldur stare de agregare cldur latent cldur sensibil termodinamic conducie convecie radiaie temperatur termometru scri termometrice Fahrenheit Celsius zero absolut Rankine Kelvin British termal unit cldur specific calorie

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

15

APA CALD , ABURUL DE JOAS PRESIUNE I PROPRITILE LOR 2.1. INTRODUCERE In practic exist cel mai adesea situaii n care cldura produs ntr-un punct al cldirii trebuie transportat n camerele sau spaiile ce se doresc nclzite i care se afl la o oarecare deprtare de acel punct. De exemplu, centrala unei cldiri se afl ntr-un spaiu special amenajat, fiind folosit pentru nclzirea ntregii cldiri. Din cauza distanei, cldura trebuie transportat n spaiile dorite prin intermediul unui mediu sau unui agent de transport. Aerul, apa i aburul sunt agenii cei mai frecvent folosii n acest scop. n acest capitol sunt prezentai toi aceti ageni termici, insistndu-se ns asupra aerului i a apei. 2.2. SCHIMBUL DE CLDUR O parte a cazanului, cu rol de schimbtor de cldur, este destinat prelurii cldurii degajate de flacr i de gazele de ardere i nclzirii agentului termic, aer sau ap, folosit la nclzirea cldirilor. Descrierea schimbtoarelor de cldur este detaliat n capitolele ce urmeaz, aici fiind prezentate doar succint. Se numete schimbtor de cldur orice dispozitiv capabil s preia cldura dintr-un mediu i s o transfere altui mediu. n Figura 2-1 este prezentat un schimbtor de cldur folosit la centralele termice cu aer cald.

FIGURA 2-1 Schimbtor de cldur cu aer La generatoarele cu aer cald, schimbul de cldur are loc ntre gazele de ardere fierbini din interiorul schimbtorului i aerul care trece n exteriorul acestuia. La centralele termice cu ap cald sau aburi, schimbul de cldur se realizeaz ntre gazele de ardere i ap, cele dou medii fiind separate prin intermediul unei tubulaturi. COEFICIENTUL DE TRANSFER DE CLDUR Formula din Capitolul 1 referitoare la cantitatea de cldur poate constitui un suport n explicarea procesului transferului de cldur prin pereii unui schimbtor . n acea formul, Q = m c(T1-T2 ) Mediu sau agent termic - Un gaz sau un lichid folosit pentru transportul cldurii dintrun loc ntr-altul prin intermediul unui sistem sau al unei instalaii de nclzire. Schimbtor de cldur Termen definit n text Coeficient de transfer de cldur .Factor de conducie In cazul transferului de cldur printr-un material oarecare, datorit temperaturilor diferite din cele dou medii situate de o parte i de alta a materialului, formula trebuie corectat, avndu-se n vedere micarea celor dou medii, pelicula de aer sau ap de pe fiecare parte a materialului i faptul c viteza de cedare a cldurii ntr-un punct este proporional cu viteza de nclzire a aceluiai mediu, n alt punct. Prin urmare, n calcule, se folosesc constante cum sunt coeficientul de transfer de cldur sau factorul de conducie. Factorul de conducie sau coeficientul , se calculeaz pentru fiecare suprafa de nclzire n parte, lundu-se n considerare variabilele menionate mai sus. Factorul de conducie este o mrime egal cu cantitatea de cldur transferat n unitatea de timp prin unitatea de arie a suprafeei unui material cunoscut cnd diferena de temperatur dintre cele dou medii este 1 C. Formula transferului termic este: Unde : Q / t = cantitatea de cldur transferat timp de o or, n kcal/h = factorul de conducie, n kcal / m2hC T1-T2 = diferena de temperatur de o parte i de alta a materialului, n C Q/t = A x x(T1 -T2 )

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

16

n practic, specialitii nu sunt nevoii s calculeze debitul de cldur eliberat de schimbtorul de cldur folosit. Aceast valoare este pus la dispoziie de productorul echipamentului n catalogul de prezentare a produsului. 2.3. AERUL CA AGENT TERMIC Un sistem de nclzire cu aer are n componen o camer de ardere cu arztor unde se produce arderea i un schimbtor de cldur (baterie de nclzire) care preia n mare parte cldura flcrii i a gazului de ardere . n Figura 4-2 este prezentat o seciune printr-un generator de aer cald cu schimbtorul de cldur montat. Cldura preluat de schimbtorul de cldur din gazele de ardere este cedat aerului distribuit n cldire cu scopul nclzirii acesteia. La schimbtoarele de cldur obinuite peretele despritor din metal, care face separarea aerului de gazele de ardere, este foarte subire i prin urmare randamentul schimbului de cldur este foarte mare, n mod obinuit, de 80 procente.

FIGURA 2-2 Schimbtor de cldur cu aer i seciune printr-un generator de aer cald cu micare descendent a aerului la care schimbtorul de cldur este montat n partea inferioar Aerul folosit ca agent termic este introdus n spaiile de nclzire fie direct, fie prin intermediul canalelor. Circularea aerului este realizat cu ajutorul unei suflante sau unui ventilator. n continuare, pentru descrierea acestui tip de sistem de nclzire se va folosi termenul de circulaie forat. Pentru a se realiza circulaia complet, trebuie avut n vedere ca aerul s se ntoarc n schimbtorul de cldur. La trecerea aerului cald prin ncperile care trebuie nclzite, aceasta cedeaz cldura. Aerul ajuns astfel la temperatura camerei este dirijat spre generatorul de cldur pentru a relua ciclul. Creterea temperaturii aerului Creterea temperaturii aerului n schimbtorul de cldur este egal cu diferena dintre temperaturile aerului la ieirea i respectiv intrarea n schimbtor. Prin urmare, termenul indic valoarea cantitii de cldur preluate de aer la trecerea prin schimbtorul de cldur. Creterea temperaturii depinde de cantitatea de cldur disponibil, de eficiena schimbului de cldur i de cantitatea de aer care trece prin schimbtor. Fiecare schimbtor de cldur este proiectat s dea randamentul maxim la o anumit ridicare de temperatur bine stabilit. La generatoarele de aer cald cu combustie, ridicarea de temperatur poate s fie de 27C pn la 32C, la cele electrice de pn la 10C, iar la cele cu pompe de cldur n jur de numai 7C. Este important de verificat creterea temperaturii aerului deoarece o valoare prea mare a acestui reactor indic faptul c schimbtorul de cldur este prea nclzit i se poate deteriora. O valoare prea mic a acestui factor impune circularea unei cantiti mari de aer pentru a se a ajunge la confortul termic dorit. Creterea temperaturii poate fi determinat prin msurarea, cu ajutorul unui termometru, a temperaturii de intrare i de ieire a aerului din generatorul de aer cald i efectuarea diferenei dintre ele, dup cum urmeaz: T = TR -TA unde T = ecartul de temperatur TR = temperatura de ieire sau de refulare TA = temperatura de intrare sau de admisie Msurarea direct este binevenit n cazul generatoarelor de aer cald la care accesul este facil. Deseori, la proiectarea unui sistem sau unei instalaii de nclzire cantitatea de aer circulat este stabilit n funcie de cldire i nu de capacitatea generatoarelor folosite.

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

17

In acest caz trebuie verificat valoarea ridicrii temperaturii n schimbtorul de clduri pentru a calcula corect debitul de aer necesar a fi circulat prin sistemul de nclzire ales. Aceast verificare se poate face n funcie de valoarea cantitii de cldur a generatorului n unitatea de timp i de valoarea msurat a ridicrii de temperaturii aerului n schimbtor. Formula folosit este urmtoarea:

T= Q / t qcUnde :

T = creterea temperaturii aerului n schimbtorul de cldur, C Q/t = cantitatea de cldur transferat n unitatea de timp, n kcal/h q = debitul de aer, n m3/h c = cldura specific a aerului, egal cu 0,31 [kcal/m3 h] Aceasta formul este valabil n condiii standard de presiune i temperatura a aerului. Condiiile standard presupun c temperatura i umiditatea relative la care se efectueaz msurrile s aib valori standard, anterior determinate. n practic , pentru situaiile care le presupune numai nclzirea , nu este cazul s se ia n considerare variaia de presiune odat cu variaia temperaturii , astfel nct temperaturile din formul reprezint valori msurate cu termometru uscat, numite temperaturi sensibile. Pentru a calcula valoarea creterii temperaturii aerului schimbtorul de cldura se ia din cartea tehnica valoarea cantitii de cldur cedate timp de o or de generatorul de aer cald i se mparte la produsul dintre coeficientul c i debitul de aer ce trece prin schimbtor n intervalul de timp considerat. Rezultatul este valoarea ridicrii temperaturii aerului la trecerea prin schimbtorul de cldur, n C. EXEMPLUL 2-1 Dac un generator de aer cald are un debit de 16130 kcal/h, iar ventilatorul este reglat s furnizeze 1613 m3/h , care este creterea temperaturii aerului n schimbtorul de cldur ? RezolvareQ/t 16130 = = 32, 26 C qc 1613 * 0,31

Rspunsul este 32,26C. Ecartul de temperatur n schimbtorul de cldur este de 32,26C. Sistem de nclzire cu ap cald Sistem de nclzire care folosete apa ca mediu primar de nclzire. Corp de nclzire 2.4. APA CA AGENT TERMIC ntr-un sistem de nclzire cu ap cald, mediul de transport a cldurii la punctul de utilizare este apa. Arztorul este situat sub cazan iar apa este nclzit de flacr i de gazele de ardere. n Figura 2-3 este prezentat un cazan de ap cald pe gaz. Se folosesc mai multe tipuri de cazane de ap cald, dar toate au acelai scop: nclzirea apei. Apa calda circul spre spaiile ce trebuie nclzite prin intermediul conductelor. Apa este condus spre un corp de nclzire, cum ar fi o serpentin sau un calorifer. Acesta are rolul de a realiza schimbul de cldur ntre apa cald i aerul din jurul lor. Stratul de aer nclzit din jurul corpului de nclzire nclzete treptat ntreg spaiul din ncpere. Instalaia de nclzire este format dintr-o conduct de tur, o conducta de retur i una sau mai multe pompe pentru circularea apei. Apa este un foarte bun agent termic deoarece are capacitate foarte mare de nmagazinare a cldurii. Dar cum scopul final este nclzirea aerului dintr-o ncpere, sistemele de nclzire cu ap cald sunt mai eficiente pentru nclzirea spaiilor situate la distan de punctul de producerea agentului termic. Pentru a nelege de ce transferul de cldur este att de bun la sistemele de nclzire cu ap cald, trebuie avut n vedere cldura specific a apei care poate fi definit i ca valoarea cantitii de cldur nmagazinat de ap n unitatea de volum. Apa este substana la care se raporteaz toate celelalte substane n ceea ce privete cldura specific i prin urmare se consider c apa are o cldur specific egal cu 1,0, Deci, pentru ridicarea temperaturii unui gram de ap cu 1C este necesar o cantitate de cldur de o calorie. Valoarea de 1,0 a cldurii specifice a apei este relativ ridicat fa de a altor substane. n Tabelul 41 sunt prezentate cldurile specifice ale ctorva substane, printre care se numr i apa. Se observ c valoarea cldurii specifice a apei este de 1,0 kcal/ kg C , ct timp cea a aerului la presiune constant este de numai 0,24 kcal/kg C , ceea ce nseamn c apa poate nmagazina o cantitate de cldur de aproximativ patru ori mai mare pe unitate de mas .

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

18

FIGURA 2-3 . Tip uzual de cazan mic cu ap cald , la care se vd componentele principale i locul de fixare a arztorului

Substan Aer Aluminiu Cupru Sticl Ghea Fier ( oel ) Argint Abur Ap

Cldur specific Kcal/kg 0C 0,240 0,220 0,093 0,210 0,500 0,115 0,056 0,480 1,000

TABEL 2 -1 Cldura specific a ctorva substane uzuale Creterea temperaturii apei Uneori la proiectarea unui sistem de nclzire cu ap cald este necesar determinarea creterii temperaturii apei din cazan, care este tot un schimbtor de cldur. Cantitatea de cldur transportat de ap depinde de temperatura apei i de debitul apei circulate n metri cubi pe or. tiind c elementul etalon n definirea cldurii specifice este apa i c pentru ridicarea temperaturii unui kg de ap cu un grad Celsius este necesar o cantitate de cldur egal cu 1 kilocalorie, se poate determina valoarea creterii temperaturii apei n cazan. Uzual, debitul apei ce trece prin sistem se msoar n m3/ h. Formula devine:

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

19

T

=

Q/t qc

Unde : T = creterea temperaturii apei n cazan, n C q = debitul de ap ce trece prin cazan sau boiler, n l /min c = coeficient care depinde de greutatea specific a apei ( ap= 0,9982 kg/m3) egal cu 63 (include i conversia debitului din l/mim n m3/h) Deci, pentru a se determina creterea temperaturii apei ntr-un cazan, se mparte valoarea cantitii de cldur a cazanului n unitatea de timp (luat din cartea tehnic) la produsul dintre coeficientul c i debitul de ap ce trece prin cazan n intervalul de timp considerat. Rezultatul este valoarea creterii temperaturii apei n interiorul cazanului, n C. 2.5. ABURUL CA AGENT TERMIC Instalaiile de nclzire n care aburul este folosit ca mediu de transport a cldurii sunt similare celor cu ap cald. Diferena o constituie cazanul i sistemul de conducte pentru tur i pentru returul condensatului. Deoarece arztorul este proiectat s ridice temperatura apei pn la transformarea acesteia n abur, iar aburul ocup un volum mult mai mare dect apa, instalaia de nclzire trebuie proiectat s reziste la presiuni mai mari dect presiunea atmosferic. Aburul format este dirijat spre corpurile de nclzire, unde are loc schimbul de cldur. Cedarea de cldur are ca rezultat condensarea aburului i transformarea lui in picturi de ap care se ntorc pe conducte de retur la cazan pentru a relua ciclul. Aburul este rareori folosit pentru nclzirea cldirilor mici sau mijlocii. Pentru realizarea unui sistem de nclzire cu abur exist tabele n care sunt trecute valorile cantitii de cldur nmagazinat n unitatea de mas (kg) de abur pentru diferite temperaturi i presiuni, tabele utile oricui specialist care realizeaz un astfel de sistem.

DE REINUT !ABURUL I PROPRIETILE LUI. NOIUNI DESPRE APA CALD FOLOSIT N INSTALAIILE DE NCLZIRE CENTRAL. Dac se nclzete un vas care conine ap, cldura ridic temperatura apei, iar cnd s-a ajuns la o anumit temperatur, apa ncepe s fiarb, trecnd din stare lichid n stare gazoas, adic n abur sau vapori. Prin transformarea apei n abur, aceasta i mrete volumul de circa 1700 ori fa de volumul apei din care a provenit. Ex: 1 kg de ap ocup un volum de 1 dm3; 1 kg de abur la presiune atmosferic ocup un volum de 1700 dm3. VAPORIZAREA Vaporizarea este procesul de trecere al apei din stare lichid n stare gazoas sub aciunea unei surse de nclzire. Vaporizarea are loc n toat masa de lichid. EVAPORAREA Evaporarea este fenomenul de vaporizare al apei numai la suprafaa lichidului. Evaporarea, spre deosebire de fierbere, are loc la orice temperatur (Ex.: evaporarea apei din ruri, lacuri etc.). APA CALD Apa cald este apa care are o temperatur maxim de 110[C] i este produs n cazane de ap cald sau n schimbtoarele de cldur (boilere, aparate n contracurent, schimbtoare cu plci) ca agent secundar, agentul primar fiind apa fierbinte sau aburul. Servete la nclzirea cldirilor, ca ap calda menajer sau n alte scopuri tehnologice. In practic, temperatura apei calde pentru nclzire este de maxim 95C (pentru a se evita vaporizarea) i presiunea uzual de 0,5 bar. ABURUL I PROPIETILE LUI n funcie de temperatur avem: a) Abur saturat, care este de dou feluri:S.C. CONFORTUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

20

abur saturat umed este aburul saturat care are n compoziie i picturi foarte fine de ap; abur saturat uscat este aburul saturat din care lipsete total faza lichid a apei. b) Abur supranclzit este aburul a crui temperatura este mai mare dect temperatura de saturaie, corespunztoare presiunii respective. Aburul supranclzit, folosit n instalaiile moderne de cazane de abur, poate ajunge la temperaturi de 500600 [C]. TITLUL ABURULUI Titlul aburului [x] reprezint raportul dintre cantitatea de abur saturat uscat i cantitatea de abur saturat umed.

Aburul saturat uscat are titlul x = 1 Vaporii cnd s-au condensat n ntregime au titlul x = 0 ABURUL DE NALT PRESIUNE. ABURUL DE MEDIE PRESIUNE. ABURUL DE JOAS PRESIUNE. Aburul de joas presiune are presiunile cuprinse ntre 1 i 12 bar i temperatura de pn la 300[C]. Este folosit n scopuri tehnologice (prese, ind. chimic, alimentar, etc.). Aburul de medie presiune are presiuni cuprinse ntre 12 i 50 bar i temperaturi cuprinse ntre 300450[C]. Este folosit pentru alimentarea turbinelor cu abur de putere mijlocie pn la 15 MW. Aburul de nalt presiune are presiuni mai nalte de 50 bar i temperaturi ce depesc 450[C]. Se folosete de regul n termoenergetic pentru alimentarea turbinelor cu abur de pn la 330MW. 2.6. REZUMAT n practic, energia termic eliberat prin procesul de combustie trebuie distribuit sub form de cldura n spaiile sau cldirile ce se doresc a fi nclzite. Deoarece unele din gazele de ardere pot fi duntoare organismului, cldura existent n ele trebuie preluat cu ajutorul unor medii sau ageni de transport prin intermediul crora s poat fi transportate la locul de utilizare. Mediile cel mai des utilizate n acest scop sunt aerul, apa i aburul. Cldura din gazele de ardere este preluat cu ajutorul schimbtorului de cldur. n interiorul schimbtorului de cldur gazele de ardere i agentul termic nu ajung niciodat n contact direct. Valoarea coeficientului de transfer de cldur de la gazele de ardere la agentul termic poate fi calculat cu exactitate, iar cantitatea de cldur transportat poate fi dedus. Formulele de calcul dau posibilitatea specialitilor s calculeze debitul de aer, ap sau abur necesare a fi distribuit n diferitele spaii ale unei cldiri pentru a se asigura confortul termic necesar. Fiecare agent termic are proprieti diferite, care duc la folosirea lui n anumite situaii practice bine determinate. Deoarece aerul este cel care nclzete ncperile, acesta va fi ales cu precdere, ori de cte ori este posibil. Dac este necesar s se transporte cldura pe distane mari, atunci agentul termic primar va fi apa sau aburul, iar aerul va fi agentul secundar de transfer de cldur. Agentul termic optim n fiecare caz n parte trebuie ales dup analiza atent a necesarului de cldur din cldirea respectiv . 2.7. TERMENI NOI mediu schimbtor de cldur coeficient de transfer de cldur creterea temperaturiiS.C. CONFORTUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

21

condiii standard temperatura aerului sistem de nclzire cu ap cald corp de nclzire condensat

MATERIALE FOLOSITE N CONSTRUCIA CAZANELOR , MBINRI etc. 3.1. MATERIALE FOLOSITE N CONSTRUCIA CAZANELOR Materialele din care sunt realizate prile componente ale cazanelor (suprafeele de schimb de cldur) n cele mai multe cazuri sunt oelurile speciale. Aceste oeluri speciale trebuie s fie foarte rezistente ntruct sunt supuse urmtoarelor solicitri: a) solicitri mecanice, produse de presiunea interioar din evi sau tambur; b) solicitri termice (tensiuni termice) produse de diferena de temperatur din elementele suprafeelor de schimb de cldur; c) solicitri variabile, ca urmare a variaiei n timp i spaiu a solicitrilor mecanice i termice, solicitri ce produc oboseala materialului i care apar la funcionarea n regim tranzitoriu: porniri, opriri, variaii ale parametrilor fluidului de lucru i circulaie defectuoas (preferenial) a fluidului de lucru. d) solicitri chimice, produse prin coroziunea chimic si electrochimic fie de fluidul de lucru cu impuriti (O2, H2, Cl, CO2), fie de gazele de ardere prin coroziunea de nalt temperatur (VO) sau prin coroziunea de joasa temperatura datorata lui SO4. e) eroziunea materialului produs de impactul acestuia cu particulele solide coninute n gazele de ardere (funingine, zgur, etc.) OELURI FOLOSITE LA CONSTRUCIA INSTALAIILOR DE CAZANE DE ABUR SI AP CALD Suprafeele de schimb de cldur din cazane sunt realizate de regul din oeluri de caliti impuse n general de presiunea i temperatura fluidului de lucru. Oelurile folosite la cazane trebuie sa aib: rezisten la traciune; plasticitate mare; sudabilitate bun; s se comporte corespunztor la fluaj (limita tehnic de fluaj sau deformare de 1 la 10 ore de funcionare i rezistena tehnic la fluaj, adic rezistena la rupere dup 10 ore), s fie rezistente la coroziune i ieftine. Tipuri de oel folosite: a) oeluri carbon obinuite (OL) STAS 500/1-68 i 500/2-68 pentru tambure la presiunea de pn la 8 bar i temperatura de 120C; b) oeluri carbon de calitate i slab aliate (OLC) STAS 7450-79, STAS 880-80 i STAS 79180, folosite pn la temperaturi de 550C; c) oeluri nalt aliate rezistente la coroziune i refractare STAS 3583-80, folosite la temperaturi de peste 550C. Tamburele se construiesc din oeluri conform STAS 2883/3 80, n opt mrci de calitate K1, K2 .K8. evile pentru suprafeele de schimb de cldur din cazane fabricate din oel carbon sau aliat, se livreaz conform STAS 3478-80 i se alege n funcie de temperatura de calcul i de presiune. Calitatea oelului trebuie s corespund STAS 8184-80, iar lungimile de livrare corespund STAS 404-80 i STAS 530-80. OTELURI Oelurile reprezint materialele principale folosite n prezent n construciile metalice sudate. Exist multe posibiliti de clasificare a oelurilor, ns n legtur cu sudarea au importan urmtorii factori: coninutul de carbon i suma impuritilor solide (P - f - S) i gazoase. nrutirea proprietii de sudare are n vedere coninutul de carbon, ns o anumit influen negativ o au i elementele de aliere. Din acest punct de vedere se practic calculul carbonului echivalent (Ce), determinat dup STAS 7194-79;S.C. CONFORTUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

22

proprietile proprietile mecanice i i mai ales cele de tenacitate, manifestate pregnant preg nant cu ocazia solicitrilor, lor, temperatura medi mediului, ului, natura construc construciei iei etc.; structura constituenilor constituen ilor de formare, din care punct de vedere, mai ma i favorabil este cea ferito- perlitic, caracterizat chi chimic mic prin carbon sub 0,25 %.

Clasificarea oelurilor oelurilor pentru sudur recomandate de I.I.S. are n vedere rezistena rezistena meca mecanic la rupere ntre 3570 daN/mm* i i valorile rezilienei rezilien ei cu cresttura n V, la diferite tempe raturi dup cum se arat n tabelele 1,7 si 1,8

n tabelul 1.9 snt prezentate o n oelurile elurile perlitice cu coninut con inut minim de carbon. car bon. Structura acestor oeluri este ferito-perlitic perlitic sau perlito-feritic, perlito n afara situaiilor cnd li li se aplic tratamente termice sau termochimice.

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

23

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

24

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

25

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

26

S.C. CONFORTUL TUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

27

Gradul de omogenizare omogenizare al s structurii tructurii i i forma constituen constituenilor ilor influen influeneaz eaz pozitiv proprietile proprietile mecanice, mai ales plasticitatea. Acela Acelai i efect l l au reducerea impurit impuritilor ilor i i a coninutului con inutului de gaze. Tabelul 1.9 cuprinde n contin continuare uare oelurile oelurile perlitice cu coninut coninut mediu de carbon carbon i i slab aliate. Datorita coninutului coninutului de carbo carbon n i i a elementelor de aliere, aceast grup grup prezint prezint proprie proprieti de rezistent mai ridicate. Coninutu Con Coninutul inutul l de carbon i i elementele de aliere, snt dozate dozate n aa aa fel, nct s nu influeneze influen eze n ru proprietatea proprietat ea de sudare. Structura Struct ura acestor o oeluri eluri este ferito ferito-perlitic sau perlito- feritic, n afara situaiilo situa iilor r cnd sufer tratamente termice. Alte oeluri Alte oeluri indicate n tabel snt cele perlitice aliate cu crom molibden, caracterizate caracterizate prin tr-o nalt stabilitate termic. Struct nalt Structura ura acestor ac oeluri este n general perlitic. Acelai tabel mai cuprinde dou Acelai dou grupe grupe de oeluri oeluri i i anume; o oeluri eluri feritice i i ferito -martensitice, caracterizate n special printr-un con coninut inut ridicat de crom i i oelurile oelurile austenitice ca o combinaie n alierea cu crom i i nichel sau coninut co n inut ridicat de mang mangan. an. Aceast g Aceast grupare rupare rspunde p practic ractic necesit necesitilor, ilor, delimitnd problemele care care se ridic pentru folosirea tehnologici de sudare. Dup cum se observ, princip principalele alele o oeluri eluri elaborate n ara ara noastr, destinate destinate mbinrilor sudate, pot fi grupate grupate astfel : oeluri oeluri de uz general, general, oeluri oeluri carbon de calitate, oeluri o oelu eluri ri cu granulaie granulaie fin, table pentru cazane, recipiente sub presiune, butelii, construc construcii ii navale, evi evi pentru pentru cazane, oeluri turnate nealiate sau aliate.

CERINE ESENIALE CERINE ESENIALE DE SECURITATE SECURITATE PENTRU CAZANE

Observaii preliminareCerinele Cerin ele esen eseniale iale de securitate se aplic cazanelor care fac obiectul prezentei prezentei prescripii prescripii tehnice. Cerinele esen Cerinele eseniale iale de securitate sun sunt t oblig obligatorii atorii pentru constructorii de cazane. Cerinele Cerinele eseniale eseniale se aplic cazanelor atunci cnd sunt utilizat utilizate e n condi condiii ii care sunt prevzute, n mod rezonabil, rezonabil, de productor. Productorul are obligaia s efectueze fectue fectueze ze o analiz de risc n vederea identificrii acelor acelor riscuri care corespund cazanelor, fiind obligat obligat s proiec proiecteze teze i i s construiasc cazanele avnd n vedere vedere aceast analiz. Cerinele esen Cerinele eseniale iale trebuie s fie interpretate interpretate i i aplicate astfel nct la la momentul proiectrii proiectrii i i fabricaiei fabricaiei s se in seama de nivelul tehnic in i i de practica curent, precum i i de aspectele tehnice tehnice i i economice pentru asigurarea unui g asigurarea grad rad ridicat de protecie protecie privind sntatea i i securitatea. Cazanele pot fi construite conform o oricror ricror standarde elaborate sau nsu nsuite ite de productor productor cu condiia condiia de a se demonstra respectarea cerinelor cerinelor esen eseniale iale de ctre cazanul produs.S.C. CONFORTUL TUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

28

Construirea cazanului prin utilizarea unor standarde armonizate care stau la baza prescripiilor ISCIR pentru cazane de abur i de ap fierbinte constituie certitudinea respectrii acestor cerine eseniale de securitate.

GeneralitiCazanele trebuie s fie proiectate, fabricate i verificate i, dup caz, echipate i instalate astfel nct s fie garantat securitatea acestora atunci cnd sunt puse n funciune n conformitate cu instruciunile productorului sau n condiii previzibile n mod rezonabil. La stabilirea soluiilor cele mai adecvate, productorul trebuie s aplice urmtoarele principii n ordinea indicat: s elimine sau s reduc pericolele, n msura n care este posibil; s aplice msuri adecvate de protecie pentru pericolele care nu pot fi eliminate; dac este cazul, s informeze utilizatorul cu privire la pericolele care au rmas i s indice, dac este necesar, ca utilizatorul s ia msuri speciale, adecvate pentru reducerea riscurilor la momentul instalrii i/sau utilizrii. Dac se cunoate sau poate fi previzibil n mod clar posibilitatea unei utilizri necorespunztoare, cazanele trebuie s fie astfel proiectate nct s se previn un posibil pericol datorat utilizrii necorespunztoare sau, dac nu este posibil, s existe un avertisment c echipamentele sub presiune nu trebuie s fie folosite n acest mod. Proiectare

GeneralitiCazanele trebuie s fie proiectate corespunztor lund n considerare toi factorii determinani pentru a se garanta c echipamentele sunt sigure pe toat durata lor de via. La proiectare trebuie s fie utilizai coeficieni de siguran corespunztori i trebuie s se utilizeze metode de proiectare clare, despre care se tie c includ marje de securitate adecvate pentru prevenirea tuturor tipurilor de avarii. Se vor prevedea mijloace adecvate de protecie pentru a limita parametrii de funcionare, cum sunt aportul de cldur, transferul de cldur i, dup caz, nivelul fluidului, astfel nct s se evite orice risc de supranclzire local sau general. Se vor prevedea, dac este necesar, puncte de prelevare a probelor pentru a permite verificarea proprietilor fluidului, astfel nct s se evite riscurile datorate depunerilor i/sau coroziunii. Vor exista prevederi adecvate pentru eliminarea riscului avariilor datorate depunerilor. Se vor prevedea posibiliti de degajare n siguran a cldurii suplimentare dup oprire. Se vor prevedea msuri pentru prevenirea acumulrilor periculoase de amestecuri inflamabile de substane combustibile i aer, precum i pentru evitarea ntoarcerii flcrii. Cazanele trebuie s fie proiectate i construite astfel nct riscul exploziei s fie minim n cazul unui incendiu de origine extern. Condensul produs la pornire i/sau n timpul funcionrii nu trebuie s afecteze sigurana cazanelor. n cazul unei fluctuaii de energie auxiliar n limite normale, cazanul trebuie s continue s funcioneze n condiii de siguran total. O fluctuaie anormal sau o ntrerupere n alimentarea cu energie auxiliar ori restabilirea acestei alimentri nu trebuie s conduc la o situaie periculoas. Cazanele trebuie s fie proiectate i construite astfel nct riscurile de origine electric s fie prevenite. Cazanele trebuie s fie proiectate i construite astfel nct defectarea unui dispozitiv de siguran, de control sau de reglare s nu constituie o surs de pericol. Dac un cazan este dotat cu dispozitive de siguran i control, funcionarea dispozitivelor de siguran nu trebuie s fie influenat de funcionarea dispozitivelor de control. Toate prile cazanelor care sunt instalate i reglate n faza de fabricaie, i care nu trebuie s fie manipulate de ctre utilizator sau instalator, trebuie s fie protejate corespunztor. Manetele i alte dispozitive de comand sau reglaj trebuie s fie marcate clar i s aib instruciuni corespunztoare pentru a mpiedica orice eroare de manevrare. Forma lor trebuie s fie astfel aleas nct s exclud manevrarea accidental. Cazanele trebuie s fie proiectate i construite astfel nct viteza de degajare a gazelor arse s nu prezinte nici un risc. Cazanele trebuie s fie proiectate i construite astfel nct degajrile de gaze combustibile, care se produc n timpul aprinderii, la reaprindere i dup stingerea flcrii, s nu poat deveni o acumulare periculoas de gaze combustibile.S.C. CONFORTUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

29

Cazanele destinate a fi folosite n spaii nchise trebuie s fie dotate cu un dispozitiv special pentru a evita o acumulare periculoas de gaze de ardere. Cazanele care nu sunt dotate cu astfel de dispozitive vor funciona numai n spaii ventilate corespunztor. Cazanele trebuie s fie proiectate i construite astfel nct, atunci cnd sunt folosite n mod normal aprinderea i reaprinderea s se fac lin. Se va asigura interaprinderea . Cazanele trebuie s fie fabricate astfel nct, atunci cnd sunt folosite n mod normal, s fie asigurat stabilitatea flcrii i produsele de ardere s nu conin concentraii neadmise de substane nocive. Cazanele trebuie s fie fabricate astfel nct, atunci cnd sunt folosite n mod normal, s nu aib loc scpri accidentale de produse de ardere. Cazanele conectate la un co pentru evacuarea produselor de ardere trebuie s fie fabricate astfel nct, n condiii de tiraj normal, s nu apar degajri de produse de combustie n cantiti periculoase n camera n care este utilizat cazanul. Cazanele trebuie s fie fabricate astfel nct s asigure utilizarea raional a energiei, corespunztor nivelului tehnic al acestora i lundu-se n considerare aspectele legate de siguran. Prile unui cazan, destinate s fie amplasate n apropierea podelei sau a altor suprafee, nu trebuie s ating temperaturi care s prezinte un pericol pentru zona nconjurtoare. Temperatura butoanelor sau a manetelor nu trebuie s prezinte un pericol pentru utilizator. Temperatura suprafeelor prilor exterioare ale cazanelor, cu excepia suprafeelor sau prilor care particip la transmiterea cldurii, nu trebuie s prezinte, n condiii de funcionare, pericol pentru utilizator. Materialele i componentele folosite la fabricarea unui cazan, care ar putea s intre n contact cu alimentele sau cu apa folosit n scopuri sanitare, nu trebuie s afecteze calitatea acestora.

Proiectare pentru o rezisten adecvat Cazanele trebuie s fie proiectate pentru ncrcri corespunztoare destinaiei acestora i a altor condiii de funcionare previzibile n mod rezonabil. n mod special, urmtorii factori trebuie s fie luai n considerare: a) presiunea intern/extern; b) temperatura mediului ambiant i temperatura de funcionare; c) presiunea static i masa coninutului n condiii de funcionare i ncercare; d) ncrcri datorate condiiilor de trafic, vntului sau cutremurelor; e) fore i momente de reaciune rezultate din elementele de susinere, elementele de prindere, conducte etc.; f) coroziune i eroziune, oboseal etc.; Pentru diferite ncrcri care pot s apar trebuie s fie luat n considerare posibilitatea apariiei lor simultane. Pentru o rezisten adecvat, proiectarea trebuie s se bazeze pe o metod de calcul conform prevederilor de la pct. 3.3.3, ca regul general, i, dac este necesar, suplimentat cu o metod de proiectare prin experimentare, conform prevederilor de la pct. 3.3.4. Metoda de calcul a) Incinta sub presiune i alte aspecte legate de ncrcare Pentru cazane eforturile admisibile trebuie s fie limitate lund n considerare toate posibilitile de avarie previzibile n mod rezonabil, n condiii de funcionare. n acest scop se utilizeaz factori de securitate pentru a elimina complet orice nesiguran care rezult din fabricaie, din condiii reale de funcionare, din eforturi, din modele de calcul i din proprietile i comportarea materialelor. Metodele de calcul trebuie s asigure o marj de siguran suficient. Cerinele enunate mai sus pot fi ndeplinite dac se utilizeaz una dintre urmtoarele metode, dup caz, dac este necesar fie ca o completare, fie n combinaie cu alt metod: - proiectare conform unor formule; - proiectare pe baza analizei; - proiectare pe baza unor metode din mecanica ruperii.b) Rezisten Pentru a stabili rezistena cazanului n cauz, trebuie efectuate calcule de proiectare adecvate. n mod special se aplic urmtoarele reguli: presiunile de calcul nu trebuie s fie mai mici dect presiunile maxim admisibile, i trebuie luate n considerare presiunile statice i dinamice ale fluidului; temperaturile de calcul trebuie s in seama de limitele de siguran corespunztoare; proiectarea trebuie s in seama n mod corespunztor de toate combinaiile posibile de temperatur iS.C. CONFORTUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

30

presiune care pot s apar n condiii previzibile de funcionare ale cazanului de ap cald; eforturile maxime i concentratorii de eforturi trebuie meninui n limite de siguran; calculul pentru incinta sub presiune trebuie s utilizeze valori corespunztor cu proprietile materialelor i trebuie s utilizeze factori de securitate adecvai. Caracteristicile materialelor de care se ine seama, dup caz, cuprind: - limita de curgere 0,2%, sau 1% din limita de ntindere corespunztoare temperaturii de calcul; - rezistena la rupere; - rezistena la fluaj, respectiv limita de curgere la fluaj; - date referitoare la oboseal; - modulul de elasticitate; - capacitatea adecvat de deformare plastic; - reziliena; - rezistena la rupere. trebuie s fie aplicai coeficieni de mbinare adecvai cu caracteristicile materialelor care depind, de exemplu, de tipul controlului nedistructiv, de proprietile materialelor mbinate i de condiiile de funcionare avute n vedere; Pentru mbinri sudate coeficienii de mbinare nu pot depi urmtoarele valori: - pentru cazanele care sunt supuse la ncercri distructive i nedistructive care confirm c ntreaga serie de mbinri nu prezint defecte importante: 1; - pentru cazanele care sunt supuse la ncercri nedistructive la intervale neregulate: 0,85; - pentru cazanele care sunt supuse numai examinrii vizuale, fr a se efectua alte ncercri nedistructive: 0,7, Dac este necesar trebuie avute n vedere totodat i tipul eforturilor precum i proprietile mecanice i tehnologice ale mbinrilor. proiectarea trebuie s ia n considerare toate tipurile posibile de uzur, previzibile n mod rezonabil cum sunt coroziunea, fluajul i oboseala, n funcie de destinaia cazanului de ap cald, n instruciunile de funcionare a cazanului de ap cald prevzute la pct. 3.20 trebuie acordat o atenie deosebit caracteristicilor speciale de proiectare, care sunt reprezentative pentru durata de via a cazanului de ap cald, ca de exemplu: - pentru fluaj: numrul de ore de funcionare la temperaturile specificate, stabilit prin proiect; - pentru oboseal: numrul de cicluri la nivelurile de eforturi specificate, stabilit prin proiect; - pentru coroziune: adaosul de coroziune stabilit prin proiect. c) Stabilitate Atunci cnd grosimea calculat nu permite o stabilitate structural adecvat, trebuie s fie luate msurile necesare pentru remedierea situaiei avnd n vedere pericolele din timpul transportului i manipulrii. 3.3.4. Metoda de proiectare prin experimentare Proiectul unui cazan poate fi validat, total sau parial, utiliznd un program de ncercri care se efectueaz pe un model experimental al echipamentului sub presiune sau al categoriei de echipamente. Programul de ncercri trebuie s fie definit n mod clar naintea efecturii ncercrilor i avizat de ISCIRINSPECT pentru modulul de evaluare a proiectrii. Programul de ncercri trebuie s cuprind condiiile de ncercare, precum i criteriile de acceptare i de respingere. Valorile actuale ale dimensiunilor eseniale i caracteristicile materialelor utilizate pentru echipamentul sub presiune se msoar naintea efecturii ncercrilor. n timpul ncercrilor trebuie s poat fi observate toate zonele critice ale echipamentului sub presiune cu ajutorul unor instrumente adecvate, care s permit msurarea, cu precizia necesar, a deformrilor i tensiunilor. Programul de ncercri trebuie s cuprind urmtoarele: a) o ncercare de rezisten la presiune, prin care se verific faptul c la o presiune cu o limit de siguran stabilit funcie de presiunea maxim admisibil, echipamentul nu prezint scurgeri sau deformaii semnificative care depesc o valoare limit stabilit. Presiunea de ncercare trebuie s fie stabilit innd seama de diferena dintre valorile mrimilor geometrice i ale caracteristicilor de material msurate n condiii de ncercare i valorile utilizate la proiectare. De asemenea, trebuie s se in seama de diferenele dintre temperaturile de ncercare i temperaturile de proiectare. b) acolo unde exist pericol de fluaj sau de oboseal, ncercri adecvate stabilite funcie de condiiile deS.C. CONFORTUL S.R.L. SUPORT CURS FOCHIST

31

funcionare a echipamentului, ca de exemplu durata de meninere la temperaturile specificate, numrul de cicluri la nivelurile de eforturi specificate; c) atunci cnd este necesar, ncercri suplimentare privind ali factori conform prevederilor de la pct. 3.7 i 3.8, cum ar fi coroziunea sau deteriorri din exterior. CERINE TEHNICE PRIVIND OMOLOGAREA PROCEDURILOR DE SUDARE FOLOSITE FENTPU EXECUTAREA LUCRURILOR LA INSTALAIILE MECANICE SUB PRESIUNE I LA INSTALAIILE DE RIDICAT

Condiii pentru sudare Pregtirea i sudarea probelor se efectueaz n conformitate cu WPS i n condiiile generale de sudare din producie. In anexa F se indic un model pentru WPS. La elaborarea WPS se aplic urmtoarele principii: a) omologarea se efectueaz cu procedeul care se utilizeaz n producie; b) metalele de adaos trebuie s fie compatibile cu materialul de baz, procedeul i poziia de sudare; c) prelucrarea marginilor tablelor i/sau evilor pentru prob trebuie s fie aceeai sau asemntoare cu cea din producie; d) dimensiunile probei s fie cele specificate n tabelele i figurile din prezenta prescripie tehnic (a se vedea tabelele 3 i 4 i figurile 1 pn la 5). e) echipamentul de sudare trebuie s fie similar cu cel din producie; f) sudarea trebuie efectuat n poziiile i la unghiurile racordurilor utilizate n producie (a se vedea anexa E); g) combinaia dintre metalul de baz, metalul de adaos i materialele auxiliare trebuie s corespund cu condiiile utilizate n producie; h) sudura trebuie acceptat conform capitolului 6; i) proba trebuie marcat; j) n cazul n care mbinrile sudate ale produsului urmeaz s sufere, ulterior sudrii, prelucrri (deformri, tratamente termice) care pot produce modificri structurale sau a caracteristicilor de rezisten, probele sudate executate n vederea omologrii vor fi supuse, dup sudare, acelorai prelucrri; condiiile respective vor fi prevzute n WPS de ctre unitatea de montaj sau reparatoare. Metode de verificare i criterii de acceptare Examinarea vizual se efectueaz n starea n care probele se afl dup sudare. Toate probele se examineaz nedistructiv (END) i distructiv n conformitate cu condiiile din tabelul 7, dup efectuarea oricrui tratament termic dup sudare. mbinrile sudate vor fi examinate vizual conform EN 970:1999, utiliznd n acest scop aparate optice de mrit obinuite (lupe, microscoape, etc.) fr s se constate defecte peste limitele admise de prescripiile tehnice, colecia ISCIR, care reglementeaz montarea, asamblarea sau repararea instalaiilor sub presiune i de ridicat pentru care se face omologarea procedurii de sudare. Verificarea dimensional a mbinrii sudate se va efectua conform SR EN ISO 13920:98 i SR EN 25817:1993, clasa de toleran B dac nu se prescrie altfel n specificaia procesului de sudare stabilit de unitatea de montaj sau reparatoare. Probele gsite corespunztor din punct de vedere al examinrii vizuale vor fi supuse ncercrilor conform prevederilor tabelului 7. Toate probele se examineaz nedistructiv dup efectuarea oricrui tratament termic dup sudare, i nainte de prelevarea epruvetelor. Examinrile cu radiaii penetrante ale mbinrilor sudate se vor efectua n conformitate cu prescripiile tehnice CR 13, colecia ISCIR. Examinrile cu ultrasunete ale mbinrilor sudate se vor efectua n conformitate cu prescripiile tehnice CR 4 pentru mbinri sudate cap la cap i pentru mbinri sudate la col, colecia ISCIR sau proceduri specifice, avizate ISCIR. Examinrile cu lichide penetrante ale mbinrilor sudate se vor efectua n conformitate cu prescripiile tehnice CR 6, colecia ISCIR. Examinrile cu pulberi magnetice ale mbinrilor sudate se vor efectua n conformitate cu prescripiile tehnice CR 8, colecia ISCIR.

S.C. CONFORTUL S.R.L.

SUPORT CURS FOCHIST

32

Tabel : Examinarea i ncercarea probelor Prob Tipul ncercrii Examinarea vizual mbinarea cu sudur cap la cap la figurile 1 i 2 Examinarea suprafeei Examinarea cu radiaii penetrante sau cu ultrasunete ncercarea la traciune transversal ncercarea la ndoire transversal ncercarea la ncovoiere prin oc ncercarea de duritate Examinare macroscopic Examinare microscopic Examinarea vizual Examinarea suprafeei Examinarea cu ultrasunete ncercare de duritate Examinare macroscopic Examinare vizual Examinarea suprafeei ncercarea tehnologic de rupere ncercare de duritate Examinarea macroscopic Examinare vizual Examinarea suprafeei Examinarea cu ultrasunete ncercare de duritate Examinarea macroscopic Examinarea microscopic

Volumul ncercrii 100% 100% 100% 2 epruvete 4 epruvete 2 seturi (6 epruvete) 1 epruvet 1 epruvet 100% 100% 100% 2 epruvete 2 epruvete 100% 100% 1 prob 1 prob 2 epruvete 100% 100% 100% 4 epruvete 4 epruvete

Nota 1 2 6 3 1 4 3 3 1 4 i 7 3 -

mbinarea n T cu ptrundere complet (S) figura 3 mbinarea cu sudur n col la table , figura 5 mbinarea cu sudur de racord (5), figura 4 sau alte tipuri

ncercri mecanice Generaliti ncercrile mecanice, cu excepia celor de duritate i a examinrilor micro i macroscopice, se efectueaz n prezena inspectorului ISCIR-INSPECT IT i a responsabilului tehnic cu sudura (RTS). Att materialele de baz (table sau evi) destinate executrii probelor pentru omologare ct i fiecare epruvet n parte, vor trebui marcate prin poansonare de ctre inspectorul ISCIR-INSPECT IT. 6.6.2. ncercarea la traciune transversal ncercarea la traciune a mbinrii sudate se va executa pe epruvete avnd forma i dimensiunile conform SR EN 895:1 997, funcie de felul metalelor de baz utilizate (table, evi i dimensiunile (grosime, diametru) acestora, astfel: a) epruvete plate, cu poriune calibrat; b) epruvete fii, cu poriune calibrat, n cazul evilor. De asemenea, n cazul evilor cu diametrul exterior mai mic sau egal cu 51 mm, epruvetele fii cu seciune calibrat pot fi nlocuite cu epruvete tronson tubulare, fr poriune calibrat. ncercarea la traciune se efectueaz pe 2 epruvete prelevate transversal. Se va ndeprta supranlarea sudurii pe ambele fee, pentru a se obine o epruvet cu grosime egal. n cazul evilor cu diametrul exterior > 50 mm, trebuie s se ndeprteze supranlarea sudurii pe ambele fee, pentru a se obine o epruvet cu grosimea egal cu cea a peretelui evii. n cazul evilor cu diametrul exterior = 12 mm, ncercarea la ndoire transversal se poate nlocui cu 4 ncercri la ndoire transversal lateral. n cazul mbinrilor din metale diferite sau eterogene, cu sudur cap la cap la table, n locul epruvetei pentru ncercare la ndoire transversal se poate utiliza o epruvet pentru ncercarea la ndoire longitudinal. ncercarea la ndoire seva executa conform SR EN 910:1997, prin ndoire liber sau ndoire ghidat n matrie; diametrul dornului sau a rolei de ndoire trebuie s fie 3t iar unghiul de ndoire 180-, cu excepia cazurilor cnd ductibilitatea sczut (norma de material) a metalului de baz sau de adaos impune alte limitri. Epruvetele pentru ncercarea la ndoire vor fi considerate admise dac nu vor avea defecte deschise depind 3 mm msurate n orice direcie pe suprafaa convex a epruvetei dup ndoire. Defectele care apar la colurile epruvetei n timpul ncercrii nu vor fi luate n consideraie. ncercarea la ncovoiere prin oc ncercarea la ncovoiere prin oc a mbinrilor sudate se va executa pe cte un set de 3 epruvete, cu cresttura n V, practicat n sudur pe axa transversal a acestuia i n zona influenat termic (ZIT), conform SR EN 875:1997. ncercarea la ncovoiere prin oc se va executa obligatoriu pentru grosimi ale metalului de baz de minim 6 mm pentru table i minim 12 mm pentru evi. Se utilizeaz epruvete Charpy cu cresttur n V prelevate la 1 mm pn la 2 mm sub suprafaa exterioar a metalului de baz i transversal pe sudur. Cresttura se execut perpendicular pe suprafaa exterioar a sudurii. n ZIT cresttura trebuie s fie la 1 mm pn la 2 mm fa de linia de topire iar n sudur cresttura trebuie s fie pe axa sudurii. Pentru grosimi mai mari de 40 mm trebuie s fie prelevate 2 seturi suplimentare unul n sudur i unul n ZIT, situate la rdcin. Pentru mbinri din metale diferite se efectueaz ncercri la ncovoiere prin oc pe epruvete prelevate din fiecare ZIT n fiecare metal de baz. n cazul n care productorul materialului de baz nu garanteaz prin norma de produs valoarea energiei de rupere KV sau a rezilienei KCV ci numai valoarea KCU, se execut ncercrile pe epruvete cu cresttura n U. ncercarea la ncovoiere prin oc se va executa la temperatura cea mai sczut prevzut prin norma de produs pentru mate