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Beedy Academy · Calcolatori

Calcolatori gratuiti per energia, vapore e servizi ausiliari

14 calcoli di centrale termica e servizi: caldaie, vapore, torri evaporative, combustibili, CO₂ e aria compressa. Formula ed esercizi per ciascuno.

Caldaie e vapore

Rendimento della caldaia (metodo diretto)

Formulaη = S × (hg − hfw) ÷ (F × PC) × 100  ·  hfw ≈ 4,19 × Tfw
t/h
°C
kg/h
MJ/kg
Calore ceduto al vapore—MW
Potenza introdotta dal combustibile—MW
Rendimento della caldaia (η)—%

Vapore saturo secco, spurgo trascurato. Indicare la base: PCS (gas naturale ≈ 80–85 %) o PCI (≈ 88–93 %).

Portata di vapore per un carico termico

Formulaṁ = Q × 3600 ÷ hfg
kW
Portata di vapore (ṁ)—kg/h
Calore latente (hfg)—kJ/kg
Temperatura di saturazione—°C

Vapore saturo secco che condensa completamente, condensa in uscita a saturazione. Aggiungere 5–10 % per perdite e avviamento.

Vapore di flash dalla condensa

Formulax = (hf1 − hf2) ÷ hfg2  ·  ṁflash = x × ṁ
kg/h
Frazione di flash (x)—%
Vapore di flash—kg/h

Condensa satura a P₁. Questo vapore a bassa pressione si può recuperare (degasatore, riscaldamento) invece di perderlo allo sfiato.

Spurgo della caldaia e cicli di concentrazione

FormulaN = Cb ÷ Cfw  ·  BD = S × Cfw ÷ (Cb − Cfw)  ·  FW = S + BD
µS/cm
µS/cm
t/h
Cicli di concentrazione (N)—×
Spurgo in % dell'acqua di alimento—%
Portata di spurgo (BD)—t/h
Acqua di alimento (FW)—t/h

Vale anche con TDS o cloruri (stessa unità da entrambe le parti). Spurgo tipico: 1–8 % dell'acqua di alimento; rispettare il limite TDS del costruttore.

Ritorno condense e acqua di reintegro

FormulaR = C ÷ S × 100  ·  MU = S − C  ·  Tmix = (C × Tc + MU × Tmu) ÷ S
t/h
t/h
°C
°C
Tasso di ritorno (R)—%
Acqua di reintegro (MU)—t/h
Temperatura della miscela (Tmix)—°C

Bilancio semplificato (spurgo e vapore del degasatore trascurati). Ogni punto di ritorno guadagnato risparmia acqua trattata, chemicals e combustibile.

Acqua di raffreddamento e pompaggio

Torre evaporativa: salto termico, avvicinamento, evaporazione

FormulaΔT = Th − Tc  ·  A = Tc − Twb  ·  η = ΔT ÷ (ΔT + A) × 100  ·  E ≈ 0,00153 × Q × ΔT  ·  P = Q ÷ 3,6 × 4,18 × ΔT
m³/h
°C
°C
°C
Salto termico (ΔT)—K
Avvicinamento (A)—K
Efficienza della torre (η)—%
Perdita per evaporazione (E)—m³/h
Calore smaltito (P)—kW

E ≈ 0,00085 × gpm × °F, cioè 0,00153 × Q × ΔT in m³/h e °C (circa l'85 % del calore esce per evaporazione). Avvicinamento usuale: 3–6 °C.

Torre evaporativa: cicli, spurgo e reintegro

FormulaN = Cc ÷ Cmu  ·  B = E ÷ (N − 1)  ·  M = E + B
m³/h
µS/cm
µS/cm
Cicli di concentrazione (N)—×
Spurgo + trascinamento (B)—m³/h
Acqua di reintegro (M)—m³/h

Misurare la conducibilità (o cloruri, silice) sul reintegro e nella vasca. Passare da 3 a 6 cicli riduce molto il reintegro; il limite è l'incrostazione.

Potenza di pompaggio

FormulaPh = ρ × g × Q × H ÷ 3600 ÷ 1000  ·  Pa = Ph ÷ ηp  ·  Pe = Pa ÷ ηm
m³/h
m
%
%
h/yr
Potenza idraulica (Ph)—kW
Potenza all'albero (Pa)—kW
Potenza elettrica (Pe)—kW
Energia annua—kWh/anno

Acqua con ρ = 1000 kg/m³ e g = 9,81 m/s². Per un altro liquido moltiplicare per la densità relativa. Una pompa lontana dal punto di massimo rendimento spreca energia.

Combustibili, rendimento e CO₂

Energia di un combustibile (PCI e PCS)

FormulaP = F × PC ÷ 3600  ·  E = F × 24 × PCI ÷ 1000
kg/h
Potenza sul PCI—MW
Potenza sul PCS—MW
Energia al giorno (PCI)—GJ/d

Valori tipici in MJ/kg (PCI / PCS): gas naturale 47,1 / 52,2; propano 46,6 / 50,2; gasolio 42,8 / 45,8; olio denso 39,5 / 42,2; carbone 22,7 / 24,0; idrogeno 120,0 / 141,9. Usare l'analisi del fornitore se nota.

CO₂ emessa dalla combustione

FormulaE = m × PCI  ·  CO₂ = E × FE ÷ 10⁶
t
Energia (PCI)—GJ
CO₂ emessa—t CO₂
CO₂ per tonnellata di combustibile—t CO₂/t

Valori predefiniti IPCC 2006 (vol. 2, tabelle 1.2 e 1.4), ossidazione completa. Per le dichiarazioni ufficiali usare PCI e contenuto di carbonio misurati. Gas naturale: circa 0,7–0,8 kg/Sm³.

Consumo specifico di calore e rendimento termico

Formulaη = P ÷ (F × PCI ÷ 3,6) × 100  ·  HR = 3600 ÷ η × 100
kg/h
MJ/kg
kW
Potenza introdotta dal combustibile—MW
Rendimento termico (η)—%
Consumo specifico di calore (HR)—kJ/kWh
Consumo specifico di calore (HR)—Btu/kWh

Riferimenti sul PCI: motore o turbogas in ciclo semplice 30–42 %; ciclo combinato 50–60 %. Più basso è l'heat rate, meglio è. 1 kJ = 0,9478 Btu.

Aria compressa

Perdita di aria compressa: portata ed energia

Formulaṁ = Cd × A × P₀ × √(k ÷ (R × T)) × (2 ÷ (k + 1))(k + 1) ÷ (2(k − 1))  ·  Q = ṁ ÷ ρair  ·  P = Q × SP
mm
bar(g)
kW/(m³/min)
h/yr
Portata di perdita (aria libera, Q)—m³/min
Portata di perdita (aria libera, Q)—L/s
Potenza persa (P)—kW
Energia persa all'anno—kWh/anno

Efflusso critico di gas ideale (k = 1,4), aria a 20 °C, valido sopra circa 1 bar(g). Cd ≈ 0,61 per un foro a spigolo vivo, fino a 0,97 se arrotondato. Aria libera riferita a 20 °C e 1,013 bar.

Prova perdite con tempi di carico

FormulaL = T ÷ (T + t) × 100  ·  QL = C × L ÷ 100  ·  PL = Pc × L ÷ 100
s
s
m³/min
kW
h/yr
Perdite (L)—%
Portata di perdita (QL)—m³/min
Potenza persa (PL)—kW
Energia persa all'anno—kWh/anno

Eseguire la prova senza utenze (impianto fermo), su più cicli. Rete ben mantenuta: meno del 10 %; 20–30 % è frequente. Potenza a vuoto trascurata.

Volume del serbatoio polmone

FormulaV = t × (Cd − Cs) × Pa ÷ (P₁ − P₂)  ·  Pa = 1,013 bar
m³/min
m³/min
min
bar(g)
bar(g)
Volume del serbatoio richiesto (V)—m³
Deficit d'aria—m³/min

Portate in aria libera. Il serbatoio copre solo una punta breve: se il deficit dura serve più capacità di compressione, non un serbatoio più grande.

Strumenti di apprendimento e verifica. Gli intervalli indicati sono riferimenti generali: seguite sempre le procedure, le autorizzazioni e le consegne del vostro impianto. Non viene inviato nulla: i calcoli avvengono nel browser.

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