Boiler

Boiler, também chamada Gerador de Vapor, aparelho concebido para converter um líquido em vapor. Numa central convencional a vapor, uma caldeira consiste numa fornalha na qual se queima combustível, superfícies para transmitir o calor dos produtos de combustão para a água e um espaço onde o vapor se pode formar e recolher. Uma caldeira convencional tem uma fornalha que queima um combustível fóssil ou, em algumas instalações, combustíveis residuais. Um reactor nuclear também pode servir como fonte de calor para gerar vapor sob pressão.

As caldeiras foram construídas já no século I por Hero de Alexandria, mas eram utilizadas apenas como brinquedos. Só no século XVII é que se considerou seriamente o potencial da energia do vapor para o trabalho prático. A primeira caldeira com válvula de segurança foi projetada por Denis Papin da França em 1679; as caldeiras foram feitas e usadas na Inglaterra na virada do século 18. As primeiras caldeiras eram feitas de ferro forjado; à medida que as vantagens da alta pressão e temperatura eram percebidas, os fabricantes voltaram-se para o aço. As caldeiras modernas são feitas de ligas de aço para suportar altas pressões e temperaturas extremamente altas.

As caldeiras de vapor mais convencionais são classificadas como de tubos de fogo ou de água. No tipo tubo de fogo, a água envolve os tubos de aço através dos quais passam os gases quentes da fornalha. O vapor gerado se acumula acima do nível da água em um tambor de forma cilíndrica. Uma válvula de segurança é colocada para permitir a fuga de vapor a pressões acima da pressão normal de funcionamento; este dispositivo é necessário em todas as caldeiras, porque a adição contínua de calor à água num recipiente fechado sem meios de fuga de vapor resulta num aumento da pressão e, por fim, na explosão da caldeira. As caldeiras de tubos de fumo têm a vantagem de serem fáceis de instalar e de operar. Elas são amplamente utilizadas em pequenas instalações para aquecer edifícios e fornecer energia para processos de fábrica. As caldeiras de tubos de fumo também são utilizadas em locomotivas a vapor.

Na caldeira aquatubular, a água está dentro de tubos com os gases quentes da fornalha que circulam no exterior dos tubos. Quando o turbogerador de vapor foi desenvolvido no início do século XX, as modernas caldeiras aquatubulares foram desenvolvidas em resposta à demanda de grandes quantidades de vapor a pressões e temperaturas muito superiores às possíveis com as caldeiras de tubos de fumo. Os tubos estão fora do tambor de vapor, que não tem superfície de aquecimento e é muito menor do que na caldeira de tubos de fogo. Por este motivo, o tambor da caldeira aquatubular é mais capaz de resistir a pressões e temperaturas mais elevadas. Uma grande variedade de tamanhos e desenhos de caldeiras aquatubulares são utilizados em navios e fábricas. A caldeira expressa é projetada com pequenos tubos de água para geração rápida de vapor. A caldeira de flash pode não requerer um tambor de vapor, porque os tubos operam a temperaturas tão altas que a água de alimentação pisca em vapor e superaquece antes de sair dos tubos. As maiores unidades são encontradas nas centrais elétricas das estações centrais de serviços públicos. As unidades de tamanho substancial são utilizadas em siderúrgicas, fábricas de papel, refinarias de petróleo, fábricas químicas e outras grandes fábricas de manufatura.

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