蒸汽知识与资源

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2.2 换热器的蒸汽耗量计算
发布时间:2016-11-10 15:25:37

计算出换热器的蒸汽耗量,就可以确定蒸汽管道口径,可以正确选择减压阀、控制阀和疏水阀及其他附件,优化蒸汽管网设计,让工厂达到最佳运行效果。

一、一般确定工厂的蒸汽用量有三种方法:

1、 计算:利用传热相关公式来分析计算,因为传热的影响因素很多,可能有很多未知的变量,所以计算出来的结果不一定非常精确,不过这个计算精度对于大多数的应用来说已经足够了。

2、计量:使用流量计直接计量,但是这仅仅局限于已投入使用的设备。

3、额定热功率:根据设备厂商铭牌上的额定热功率,就可以很简单的转换计算出蒸汽耗量,不过这个只是理想状态的最大蒸汽耗量,与实际耗量还是有一定差距。

蒸汽流量(kg/h)=热负荷kw×3600/工作压力下的hfg


二、计算:

实际应用中,蒸汽主要有两大作用:(其他作用如灭火蒸汽,这里不讨论)

用来加热物料,使物料升温;

用来维持物料的温度,即保温。

下面举例说明:

1、对于流体储存式加热器的蒸汽耗量计算(kg/h)

Q=CpMΔT/rt    

其中Cp---物料的比热容,一般流体,如水的比热容=1

M—储存物料的质量(kg),ΔT--升温温差(℃ ),

r—工作压力下蒸汽的热焓值(kcal/kg)

t--加热时间(小时)。

例1:储油罐加热:蒸汽压力4Barg,要求24小时内将2000T油,从常温升到60℃,计算需要多少蒸汽?

解:首先查蒸汽表,查出4Barg蒸汽的热焓值r=503.9 kcal/kg,ΔT=60-20=40℃,油的比热容大约0.9,

Q= CpMΔT/rt=0.9*2000000*(60-20)/ (503.9*24)=5953.6kg/h


2、对于连续流动流体加热器的蒸汽耗量计算(kg/h)

Q=CpMΔT/r

其中Cp---物料的比热容,一般流体,如水的比热容=1

M--物料的质量流量(kg/h),ΔT--升温温差(℃ ),

r—工作压力下蒸汽的热焓值(kcal/kg)

例2:管壳式换热器:蒸汽压力6Barg,水量为20t/h,循环利用。温升大约5℃,计算需要多少蒸汽?

解:首先查蒸汽表,查出6Barg蒸汽的热焓值r=494 kcal/kg,ΔT=5℃

Q= CpMΔT/rt=1*20000*5/ 494=202kg/h


三、关于暖机

针对连续流动的流体设备,在启动阶段,进口温度T1可能比满负荷运行时的进口温度要低很多,如例2中,刚启机时可能是常温,地表水则只有16℃,加热到65℃,则温差很大,因此需要更多的热量。而正常运行后,循环过来的物料温度就有60℃,温差很小,则需要的热量就很少。

因此,如果启动比较频繁的连续加热设备,则需要考虑启机时的蒸汽需求量,不过,大多数用户这种设备都不会频繁启机的,所以启机时间不是很重要,就不用考虑启机蒸汽需求量。

针对非流动型换热设备,如果暖机时间对制程很重要,选择换热器和阀门管道时,需要考虑加热设备容器本身需要的这部分热量。 

无论何种应用,可以计算出满负荷和启机时的热量需求量和蒸汽耗量。若选择疏水阀,则需要综合考虑这两种蒸汽量,来选取合适的口径和型号;若选择控制阀,则需要分别计算两种状态的Kv,综合考虑并选择合适的控制阀口径和Kv值。

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