Un caldaia a tubi d'acqua è un tipo di caldaia in cui l'acqua viene riscaldata all'interno dei tubi e i gas caldi la circondano. Questa è la definizione di base della caldaia a tubi d'acqua. In effetti, questa caldaia è esattamente l'opposto di una caldaia a tubi di fiamma, dove i gas caldi passano attraverso i tubi che sono circondati dall'acqua.
Ci sono molti vantaggi della caldaia a tubi d'acqua per i quali questi tipi di caldaie vengono essenzialmente utilizzati nelle grandi centrali termoelettriche.
Una superficie di riscaldamento maggiore può essere ottenuta utilizzando un maggior numero di tubi d'acqua.
A causa del flusso convettivo, il movimento dell'acqua è molto più veloce rispetto alla caldaia a tubi di fiamma, pertanto il tasso di trasferimento di calore è elevato, il che si traduce in un'efficienza superiore.
Si può ottenere facilmente una pressione molto alta, fino a 140 kg/cm2.
Il principio di funzionamento della caldaia a tubi d'acqua è molto interessante e semplice.
Facciamo un disegno molto basilare di una caldaia a tubi d'acqua. È composta principalmente da due tamburi, uno superiore chiamato tamburo di vapore e l'altro inferiore chiamato tamburo di fango. Questi due tamburi sono collegati con due tubi, chiamati rispettivamente tubo discendente e tubo ascendente, come mostrato nella figura.
L'acqua nel tamburo inferiore e nel risalitore ad esso connesso, viene riscaldata e produce vapore che si sposta naturalmente nel tamburo superiore. Nel tamburo superiore, il vapore si separa naturalmente dall'acqua e viene immagazzinato sopra la superficie dell'acqua. L'acqua fredda viene alimentata dal condotto di alimentazione nell'alto tamburo e, poiché quest'acqua è più pesante dell'acqua più calda nel tamburo inferiore e nel risalitore, l'acqua fredda spinge l'acqua calda verso l'alto attraverso il risalitore. Quindi c'è un flusso convettivo di acqua nel sistema della caldaia.
Man mano che si produce sempre più vapore, la pressione del sistema chiuso aumenta, ostacolando questo flusso convettivo dell'acqua e quindi il tasso di produzione di vapore diventa proporzionalmente più lento. Di nuovo, se il vapore viene prelevato attraverso l'uscita di vapore, la pressione all'interno del sistema diminuisce e, conseguentemente, il flusso convettivo dell'acqua diventa più rapido, risultando in un tasso di produzione di vapore più veloce. In questo modo, la caldaia a tubi d'acqua può controllare la propria pressione. Pertanto, questo tipo di caldaia viene definito macchina autoregolante.
Esistono molti tipi di caldaia a tubi d'acqua.
Caldaia a tubi orizzontali retti.
Caldaia a tubi curvi.
Caldaia a fuoco ciclonico.
La caldaia a tubi orizzontali retti può essere suddivisa ulteriormente in due tipi diversi, come
Caldaia a tamburo longitudinale
Caldaia a tamburo trasversale.
La caldaia a tubi curvi può essere suddivisa ulteriormente in quattro tipi diversi, come
Caldaia a due tamburi con tubi curvi.
Caldaia a tre tamburi con tubi curvi.
Caldaia a tre tamburi con tubi curvi a testa bassa.
Caldaia a quattro tamburi con tubi curvi.
La caldaia Babcock-Wilcox è anche conosciuta come caldaia a tamburo longitudinale o caldaia a tubi orizzontali. In questo tipo di caldaia, un tamburo cilindrico è posizionato longitudinalmente sopra la camera di combustione. Sul retro del tamburo è montato il tubo discendente e sul davanti del tamburo è montato il tubo risalitore, come mostrato nella figura. Questi tubi discendenti e risalitori sono collegati tra loro da 5o a 15o tubi d'acqua retti, come mostrato nella figura.
Il principio di funzionamento della caldaia Babcock-Wilcox dipende dal principio termonifonico. Il tamburo posizionato longitudinalmente, come menzionato nella costruzione della caldaia a tamburo longitudinale, viene alimentato con acqua fredda nel suo ingresso posteriore. Poiché l'acqua fredda è più pesante, scende attraverso il tubo discendente montato nella parte posteriore del tamburo. Dal tubo discendente, l'acqua entra nei tubi d'acqua orizzontali, dove diventa calda e più leggera.
Poiché l'acqua diventa più leggera, passa attraverso questi tubi d'acqua inclinati e torna infine al tamburo della caldaia attraverso il tubo risalitore. Durante il tragitto dell'acqua attraverso i tubi d'acqua inclinati, assorbe il calore dei gas caldi che circondano i tubi d'acqua, creando bolle di vapore in questi tubi. Queste bolle di vapore poi vengono al tamburo del vapore attraverso il tubo risalitore, si separano naturalmente dall'acqua e occupano lo spazio sopra la superficie dell'acqua nel tamburo longitudinale della caldaia Babcock-Wilcox.
