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2.4盘管和夹套加热的蒸汽耗量计算
发布时间:2016-11-10 15:20:14

1、盘管和夹套加热:

A、浸入式蒸汽盘管 - 这是一种应用广泛的传热方式,在容器中,蒸汽盘管浸没在制程流体中,如大型储油罐、水箱、电镀槽、酸洗槽等。

电镀槽内因为要放置电镀物品,因此加热盘管需要放在侧面,如下图的壁挂式盘管。

盘管的直径和长度应选择合理。过短的大口径盘管无法均匀的将热量散布到整个空间,但是过长的盘管也会因为沿程压降过大而产生温度梯度,导致加热不均。


B、蒸汽夹套 - 蒸汽在外壁和容器壁之间的环形夹套空间循环,热量通过容器壁进行传递,如夹套锅,蒸煮锅等。

蒸汽夹套的大小取决于容器的大小,但通常宽度在50mm和300mm之间。


2、计算蒸汽耗量

U—换热系数,W/(m2.℃)    A—换热面积m2  ,ΔT = 温升 (℃)Q(w) =UAΔT

其中U值因物料和盘管材质不同而不同。

Q(kg/h)= Q(w)*3.6/hfg     hfg—蒸汽热焓值kJ/kg


3、影响换热系数U的因素

A、盘管加热会在产品一侧产生热边界层,大空间流体的表面和内部之间存在温度梯度,如果温差非常大,那么自然对流换热就会很明显,于是换热系数就比较大。 

B、强制循环(类似搅动器)会引起强制对流,提高换热系数,对流主要取决于流体的运动,但流体的黏度(随温度而不同)对热边界层的影响也很重要。

C、额外的变化还会出现在盘管的蒸汽侧,尤其对长距离的管道而言更是如此。在盘管的进口,蒸汽通常流速较高,含水量相对较少。但是,随着蒸汽在盘管内前进,蒸汽流速会越来越低,压力也越来越低,而且盘管内会部分地充满水。在很长的盘管中,如大型储油罐,经常发现盘管内的压降非常显著。这时,盘管平均温度经常采用的是大约为进口蒸汽压力的75%的饱和蒸汽温度。在一些极端的例子中,平均压力可能会低于进汽压力的40%。

D、另一个变量是盘管自身的材料。尽管盘管本身材料的导热性能差别很大,但由于总的传热效果很大程度上受到热阻层的影响,因此盘管的导热性能对传热效果的影响相对较小。 

下表为不同条件下的传热系数汇总:

浸没在液体中的盘管总传热系数大致值.W/(m2.℃)

热侧(加热时应用)

冷侧

清洁表面的U

考虑到常见污垢情况下的U

自然对流

强制对流

自然对流

强制对流

蒸汽

水溶液

1420~1840

1700~3120

570~1140

850~1560

蒸汽

轻油

280~400

625~790

270~260

340~620

蒸汽

中质润滑油

230~340

570~738

200~230

280~570

蒸汽

6号柴油

110~230

400~510

85~170

340~460

蒸汽

焦油或沥青

85~200

280~400

85~140

220~340

蒸汽

熔融蜡

200~260

260~310

110~200

200~260

蒸汽

熔融蜡

200~260

260~310

140~200

200~280

蒸汽

空气或气体

10~20

28~36

5~17

23~45

蒸汽

糖蜜或谷物糖浆

110~220

400~510

85~170

340~460


带有夹套的容器总传热系数大致值.W/(m2.℃)

夹套内的流体

容器内的流体

传热壁材料

U

夹套内的流体

容器内的流体

传热壁材料

U

蒸汽

不锈钢

850~1700

蒸汽

玻璃衬里碳钢

400~570

蒸汽

水溶液

不锈钢

450~1140

蒸汽

水溶液

玻璃衬里碳钢

285~480

蒸汽

有机液

不锈钢

285~850

蒸汽

有机液

玻璃衬里碳钢

170~400

蒸汽

轻油

不锈钢

340~910

蒸汽

轻油

玻璃衬里碳钢

230~425

蒸汽

重油

不锈钢

57~285

蒸汽

重油

玻璃衬里碳钢

57~230


各蒸发器的总传热系数

蒸发器形式

总传热系数W/(m2.K

夹套式

350~2330

盘管式

580~3000

水平管式(蒸汽管内冷凝)

580~2330

水平管式(蒸汽管外冷凝)

580~4700

中央循环管式

580~3000

带搅拌的中央循环管式

1200~5800

悬筐式

580~3500

旋液式

930~1750

强制循环型

1200~7000

倾斜管式

930~3500

升膜式

580~5800

降膜式

1200~3500

外加热式

1200~5800

刮膜式(粘度1~100cP)

1750~7000

刮膜式(粘度1000~10000Cp)

700~1200

叠片离心式

3500~4700


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