計(jì)算出換熱器的蒸汽耗量,就可以確定蒸汽管道口徑,可以正確選擇減壓閥、控制閥和疏水閥及其他附件,優(yōu)化蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì),讓工廠達(dá)到最佳運(yùn)行效果。
一、一般確定工廠的蒸汽用量有三種方法:
1、 計(jì)算:利用傳熱相關(guān)公式來(lái)分析計(jì)算,因?yàn)閭鳠岬挠绊懸蛩睾芏啵赡苡泻芏辔粗淖兞浚杂?jì)算出來(lái)的結(jié)果不一定非常精確,不過(guò)這個(gè)計(jì)算精度對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。
2、計(jì)量:使用流量計(jì)直接計(jì)量,但是這僅僅局限于已投入使用的設(shè)備。
3、額定熱功率:根據(jù)設(shè)備廠商銘牌上的額定熱功率,就可以很簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換計(jì)算出蒸汽耗量,不過(guò)這個(gè)只是理想狀態(tài)的最大蒸汽耗量,與實(shí)際耗量還是有一定差距。
蒸汽流量(kg/h)=熱負(fù)荷kw×3600/工作壓力下的hfg
二、計(jì)算:
實(shí)際應(yīng)用中,蒸汽主要有兩大作用:(其他作用如滅火蒸汽,這里不討論)
用來(lái)加熱物料,使物料升溫; 用來(lái)維持物料的溫度,即保溫。
下面舉例說(shuō)明:
1、對(duì)于流體儲(chǔ)存式加熱器的蒸汽耗量計(jì)算(kg/h)
Q=CpMΔT/rt
其中Cp---物料的比熱容,一般流體,如水的比熱容=1
M—儲(chǔ)存物料的質(zhì)量(kg),ΔT--升溫溫差(℃ ),
r—工作壓力下蒸汽的熱焓值(kcal/kg)
t--加熱時(shí)間(小時(shí))。
舉例1:反應(yīng)釜:釜內(nèi)物料為藥液,蒸汽壓力3~4~5barg,反應(yīng)釜2000L,物料量按最大2000kg/h(實(shí)際可能裝料80-90%),要求從20℃加熱到80℃,加熱時(shí)間按最少0.5h考慮,就是30分鐘,計(jì)算需要多少蒸汽?
解答:首先查蒸汽表,查出4barg蒸汽的熱焓值r=503.9 kcal/kg,ΔT=80-20=60℃,藥液的比熱容大約在0.9~1之間,這里直接按1來(lái)計(jì)算。
由此可計(jì)算出
蒸汽耗量Q=CpMΔT/rt=1*2000*(80-20)/(503.9*0.5)=476kg/h
2、對(duì)于連續(xù)流動(dòng)流體加熱器的蒸汽耗量計(jì)算(kg/h)
Q=CpMΔT/r
其中Cp---物料的比熱容,一般流體,如水的比熱容=1
M--物料的質(zhì)量流量(kg/h),ΔT--升溫溫差(℃ ),
r—工作壓力下蒸汽的熱焓值(kcal/kg)
例2:管殼式換熱器:蒸汽壓力6Barg,水量為20t/h,循環(huán)利用。溫升大約5℃,計(jì)算需要多少蒸汽?
解:首先查蒸汽表,查出6Barg蒸汽的熱焓值r=494 kcal/kg,ΔT=5℃
Q= CpMΔT/rt=1*20000*5/ 494=202kg/h
舉例3:板換換熱器:蒸汽壓力3barg,循環(huán)水流量30t/h,從常溫升到85℃,計(jì)算需要多少蒸汽?
解:首先查蒸汽表,查出3barg蒸汽的熱焓值r=510 kcal/kg,ΔT=85-20=65℃,水的比熱容=1
Q= CpMΔT/r=1*30000*(85-20) / 510=3823kg/h=3.8t/h
三、關(guān)于暖機(jī)
針對(duì)連續(xù)流動(dòng)的流體設(shè)備,在啟動(dòng)階段,進(jìn)口溫度T1可能比滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的進(jìn)口溫度要低很多,剛啟機(jī)時(shí)可能是常溫,地表水則只有16℃,加熱到65℃,則溫差很大,因此需要更多的熱量。而正常運(yùn)行后,循環(huán)過(guò)來(lái)的物料溫度就有60℃,溫差很小,則需要的熱量就很少。
因此,如果啟動(dòng)比較頻繁的連續(xù)加熱設(shè)備,則需要考慮啟機(jī)時(shí)的蒸汽需求量,不過(guò),大多數(shù)用戶這種設(shè)備都不會(huì)頻繁啟機(jī)的,所以啟機(jī)時(shí)間不是很重要,就不用考慮啟機(jī)蒸汽需求量。
針對(duì)非流動(dòng)型換熱設(shè)備,如果暖機(jī)時(shí)間對(duì)制程很重要,選擇換熱器和閥門(mén)管道時(shí),需要考慮加熱設(shè)備容器本身需要的這部分熱量。
無(wú)論何種應(yīng)用,可以計(jì)算出滿負(fù)荷和啟機(jī)時(shí)的熱量需求量和蒸汽耗量。若選擇疏水閥,則需要綜合考慮這兩種蒸汽量,來(lái)選取合適的口徑和型號(hào);若選擇控制閥,則需要分別計(jì)算兩種狀態(tài)的Kv,綜合考慮并選擇合適的控制閥口徑和Kv值。