Caldeira de tubo dedal - Thimble tube boiler
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Uma caldeira de tubo dedal é uma forma de caldeira a vapor, geralmente fornecida como uma caldeira auxiliar ou caldeira de recuperação de calor . Eles têm orientação vertical e seriam considerados uma forma de caldeira de tubo de água .
Descrição
A característica desta caldeira são os seus 'tubos dedais'. Estes são tubos de água horizontais curtos , fechados em uma das extremidades e cônicos. São, portanto, semelhantes à caldeira de tubo de campo , que também usa tubos fechados de uma extremidade, mas com diferenças importantes. A caldeira de tubo de campo usa tubos verticais apontando para baixo e estes também têm um tubo interno. Este tubo extra separa o fluxo em um downcomer frio central e um fluxo externo ressurgente de água aquecida e vapor fervente. No tubo dedal, não há essa segregação e, portanto, a ebulição é um processo aleatório com fluxo para frente e para trás ao longo do tubo.
A caldeira de tubo dedal foi desenvolvida após experimentos de Thomas Clarkson e ainda está firmemente associada à empresa Clarkson como fabricante. Outros fabricantes também os produziram em quantidades menores. A patente de Niven of Newcastle upon Tyne foi concedida em 1935, algumas décadas depois que a Clarkson começou a fabricar, para uma melhoria relativamente pequena.
Como a ebulição é aleatória, a caldeira é limitada em sua capacidade de evaporação e também em sua temperatura máxima do forno. No entanto, a caldeira pode oferecer uma grande área de aquecimento em um pequeno volume, custa comparativamente pouco para construir em relação a essa área e também é acessível para limpeza. Consequentemente, a caldeira não era geralmente usada como um gerador de energia a vapor primário, mas normalmente como uma caldeira de burro, apoiando serviços secundários ou de hotel, particularmente a bordo de navios.
As caldeiras também eram utilizadas principalmente como caldeiras de recuperação de calor , a partir dos escapamentos de grandes motores marítimos a diesel , pois operavam a uma temperatura mais baixa do que uma caldeira de queima direta. Algumas eram equipadas como caldeiras compostas , aquecidas por gases de exaustão quando em funcionamento ou com queima de óleo quando no porto.
Construção
Observe a junta aparafusada para permitir que o corpo da caldeira seja desmontado para limpeza. A caixa verde contém o ventilador elétrico para um queimador de spray de óleo. Os dois cilindros verticais são válvulas automáticas de nível de água Mobrey que controlam o nível de água de alimentação.
Caldeiras de tubo dedal requerem tubos horizontais para permitir seu fluxo de ebulição variável, portanto, os invólucros da caldeira são construídos como caldeiras verticais. A maioria tem uma grande chaminé central vertical, com os tubos dedais saindo de uma camisa de água ao redor. Esses tubos dedais são formados por estampagem profunda de aço - um processo que não estava disponível na época vitoriana, mas que se tornou um meio de produção barato assim que disponível. O gás quente entra por baixo e sai pela parte superior da caldeira. Para melhorar o fluxo de gás pelos tubos, uma série de discos horizontais são baixados para o espaço central em uma haste ou corrente, forçando o fluxo de gás radialmente para fora, sobre os tubos. Limpar esses dedais apontando para dentro pode ser difícil. Uma patente de 1954 da Clarksons descreve um invólucro de caldeira com uma veneziana deslizante na parte externa para acessar a conduta central.
Uma forma alternativa tinha um tanque de água central com dedais apontando para fora, cercado por um invólucro de folha de metal seco. Estes eram um pouco menos eficientes devido às perdas de calor através da caixa, mas eram mais acessíveis para a limpeza do tubo. Estes foram usados para recuperação de calor industrial, com gases de combustão sujos. Uma pequena desvantagem do tubo dedal é que, embora o lado externo do fogo do dedal seja fácil de limpar, o lado interno da água é difícil ou impossível. Qualquer incrustação aqui deve ser removida na 'espessura da casca do ovo' antes que se torne impossível.
Onde a caldeira foi disposta para queima de compostos, a versão de chaminé central foi usada com queima de óleo. As caldeiras queimadas às vezes incluíam tubos de água verticais de forma mais convencional, para melhorar a circulação. Pode até haver tubos cruzados, como para a caldeira de tubo cruzado vertical comum . Uma forma comum de navios tinha condutas internas e externas, com circuitos de gás separados para cada uma; o interno usado para queima de óleo e o externo para recuperação de calor de exaustão. Isso evitou problemas de retorno do escapamento para a chaminé a óleo. Outra forma composta para navios usava duas caldeiras: uma de forma mínima com uma chaminé central, usada como um economizador silenciador para os motores a diesel, e outra como uma caldeira de chaminé central puramente movida a óleo. O economizador foi usado com circulação bombeada (visto que geralmente era montado no alto) como aquecedor de água de alimentação . Este sistema foi usado onde uma grande quantidade de vapor era necessária, mesmo quando no porto, como para cargas aquecidas como banana boats e navios de passageiros.
Uma caldeira típica pode ter 7 pés (2,1 m) de diâmetro e 18 pés (5,5 m) de altura
Formulários
O uso principal foi desde os primeiros motores a diesel, até os dias atuais. Muitos sistemas de navios, desde guinchos a vapor e guindastes até o aquecimento doméstico e o aquecimento de óleo combustível como óleo combustível, usam vapor, produzido por essa caldeira auxiliar.
Um raro uso da caldeira de tubo dedal como gerador de energia de acionamento direto foi um experimento adaptado aos vagões a vapor de Leyland em 1920. Esta caldeira a coque tinha 0,61 m de diâmetro por 2,75 pés (0,84 m) de altura e 128 tubos . No ano seguinte, Clarkson exibiu seu próprio vagão a vapor de 3 toneladas na exposição Commercial Motor em Olympia.