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蒸汽耗量和冷凝水排量计算

化工365  · 公众号  · 科技自媒体  · 2024-12-31 17:15

主要观点总结

本文主要介绍了蒸汽加热产品的原理及确定设备蒸汽耗量的方法,包括计算、计量和额定热功率等方法。同时,还介绍了几种常用设备的蒸汽流量的计算,如流体储存式加热器、连续流动流体加热器、空气烘干类设备、盘管和夹套加热、工业箱体类或滚筒类湿物料干燥设备以及蒸汽直接喷射加热等。此外,还提供了一些关于蒸汽热量相关的表格数据。

关键观点总结

关键观点1: 蒸汽加热产品的原理及确定设备蒸汽耗量的方法。

蒸汽释放热量,产品吸收热量升温;消耗多少蒸汽,就会产生多少冷凝水。确定工厂蒸汽用量有三种方法:计算、计量和额定热功率。

关键观点2: 蒸汽流量的计算。

根据不同的设备和工艺条件,有不同的蒸汽流量计算方法。如流体储存式加热器、连续流动流体加热器、空气烘干类设备等都有相应的计算公式。

关键观点3: 蒸汽的热量组成及特点。

蒸汽的热量包括水的焓值和蒸发的焓值,总能量是两者的和。蒸汽具有容易获得、易于输送和控制的特点,其中重要的一点是可获得蒸汽的热量值与温度和压力是一一对应的。

关键观点4: 文中提供的一些表格数据。

包括饱和蒸汽特性数据表以及一些计算公式中需要的参数,如物料的比热容、蒸发的焓值等。


正文




使用蒸汽加热产品时,蒸汽释放热量,热量被产品吸收,产品得以升温;蒸汽释放热量后,迅速冷凝,这个过程中,质量不发生改变,所以理论上,消耗多少蒸汽,就会产生多少冷凝水,也就是说,冷凝水的排量等于蒸汽消耗量。
一、确定设备蒸汽耗量的方法
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。
蒸汽流量(kg/h)=热负荷kw×3600/工作压力下的hfg
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。

蒸汽的热量组成包括水的焓值和蒸发的焓值,水的焓值一般用hf表示,蒸发的焓值一般用hfg表示,总能量一般用hg表示,那么就有hg=hf+hfg
蒸汽具有容易获得,易于输送和控制的特点而被广泛应用,其中重要的一点就是可获得蒸汽的热量值与温度和压力是一一对应的,可以方便的只补偿一个值然后通过查询蒸汽参数表即可,如下所示:

表压
温度
焓值 kJ/kg
干饱和蒸汽的比容
蒸发
蒸汽
bar
°C
h f
h fg
h g
m 3 /kg
0
100
419
2257
2676
1.673
1
120
506
2201
2707
0.881
2
134
562
2163
2725
0.603
5
159
671
2086
2757
0.315
7
170
721
2048
2769
0.24
10
184
782
2000
2782
0.177
14
198
845
1947
2792
0.132
绝压=表压+1个标准大气压
二 、几种常用设备的蒸汽流量的计算
1、 流体储存式 加热 -- 间歇性生产
Q=CpMΔT/rt
其中Cp--物料的比热容,如水的比热容=1,
M—储存物料的质量(kg),
ΔT--升温温差 ℃ ),
r—工作压力下蒸汽的蒸发热焓值(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2,000T油,从常温升到60℃,计算蒸汽用量。
解:首先查蒸汽表, 4Barg蒸汽的蒸发热焓值r=503.9 kcal/kg ΔT=60-20=40℃,油的比热容大约 0.9,
Q= CpMΔT/rt =0.9*2,000,000*(60-20) / (503.9*24)=5,953.6kg/h

2、连续流动流体加热器 - 连续性生产
Q=CpMΔT/r
其中Cp--物料的比热容,如水的比热容=1
M--物料的质量流量(kg/h),
ΔT--升温温差 ℃ ),
r--工作压力下蒸汽的蒸发热焓值(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℃,计算蒸汽消耗量。
解:首先查蒸汽表,查出 6Barg蒸汽的蒸发热焓值r=494 kcal/kg ΔT=5℃
Q= CpMΔT/rt =1*20,000*5/494=202kg/h
3 、空气烘干类设备(空气加热机组 ,加热热风 -连续性生产
技术参数:蒸汽压力3barg,查出热焓值hfg为2133KJ/kg ,空气流量 (风量)为10000 m³/h,温度从30℃加热到120℃,热负荷为335KW。
A、计算蒸汽耗量(公式1):
蒸汽流量 Q ( kg/h ) =V*ΔT* Cp / hfg
Q=蒸汽流量 (kg/h);
V = 空气体积流量 (m³/h);
Δ T = 温升 (℃ )
cp = 常压下的空气比热容 (kJ/(m³·℃ )=1.3
hfg = 工作压力下的蒸汽蒸发焓 (kJ/kg)。
Q=10,000*(120-30)*1.3/2,133=548kg/h
B、计算蒸汽耗量(公式2):
蒸汽流量 Q(kg/h) = 热负荷(功率)*3600 / hfg
Q=335*3,600/2,133=565kg/h
4 、盘管和夹套加热 -- 连续性生产
Q( w) =UAΔT
Q(kg/h) = Q( w) *3.6/hfg
U—换热系数,W/(m².℃)
A—换热面积m²  ,
ΔT = 温升 (℃)
hfg—蒸汽热焓值kJ/kg
其中U值因物料和盘管材质不同而不同。
5、 工业箱体类或滚筒类湿物料 干燥 设备 -- 连续性生产


Q=蒸汽流量 (kg/h);
Mw=湿布的产量 (kg/h);
Md=干布的产量 (kg/h)
(注意:一般工厂只能给出湿物料或干物料的其中一个质量流量,进料的含水比例和出料的含水比例,我们需要据此算出实际的物料质量流量)
T₂ = 物料离开机器的温度 (℃ )
T₁= 物料进入机器的温度 (℃ )
hfg = 烘筒中蒸汽的蒸发焓 (kJ/kg);
以上公式中的系数根据经验取以下常数:
1.5 = 烘筒干燥设备的平均系数;
2590 = 平均加热水焓+蒸发掉水分的蒸发焓=4.19*(100-20)+2256=2590;
(这个数据是指在大气压下蒸发,且假设物料初始温度为20℃,若负压下蒸发,小于2590)
1.26 = 物料的平均比热容。KJ/kg.K
6、蒸汽直接喷射加热 -- 连续性生产,直接加热
应用最广泛的是锅炉给水箱加热。之所以选择这种方式主要是它简单,不需要换热面或蒸汽疏水阀,而且不用考虑冷凝水回收系统。
蒸汽耗量计算: Ms =Q/[ hg - cp *T]
Ms-平均蒸汽流量 (kg /s);
Q-平均换热功率 (kw); Q= CpM T/t
hg-蒸汽总焓(kJ/kg);一定要取控制阀前端的压力






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