蒸汽耗量计算

蒸汽耗量计算
蒸汽系统的优化设计很大程度上取决于是否能精确估计蒸汽的用量。

这样才可以计算蒸汽的管道口径和各种附件的口径如控制阀、疏水阀等，以达到最佳的效果。

确定工厂的蒸汽负荷可以有不同的方法：
1.使用传热公式可以分析设备的热输出，可以估计蒸汽的耗量。

计算加热物质所需热量的公式，可以适用于绝大多数的传热制程------Q= m* cp*∆T / t。

Q = 热量 (kJ)；
m = 物质的质量 (kg)；
cp = 物质的比热 (kJ/(kg·℃))；
∆T = 物质的上升温度(℃)；
t = 加热的时间（s）。

计算非流动型应用的平均换热功率将一定质量的油在10min （600s）内从温度35℃加热到120℃。

油的体积为35L，在该温度范围内比重为0.9，比热为1.9 kJ/(kg·℃)。

确定所需的换热功率：油的质量m = 0.9×35 = 31.5 kg
Q =31.5kg×1.9kJ/(kg·℃)×(120-35)℃/600s
Q = 8.48 kJ/s(8.48kW)
2.蒸汽的耗量可以使用流量测试设备直接测量。

这对于现有的设备可以得到足够精确的数据。

通过收集冷凝水来对一个夹套锅进行测试，在本例中使用一个空的水罐和台秤。

这种方法容易操作，也能达到的精确的测量结果。

3.额定热功率（或设计额定值）通常标志在工厂各个设备的铭牌上，该数据由设备制造商提供。

这些额定值通常以kW表示的热量输出，以kg/h表示的蒸汽耗量取决于使用的蒸汽压力。

如果负荷用kW表示，蒸汽压力给定，蒸汽的流率可以用公式确定：
蒸汽中的热量用来做两件事：
1.使产品温度改变，也就是说提供“加热”部分。

2.来维持产品的温度（由于自然的热量损失或设计的热量损失），也就是说提供“热量损失”部分。

罐体的能量损耗
顶部开口罐体，这些罐体的热负荷计算需要综合考虑其内的物品和材料，并计算蒸发损失。

脱油脂箱-脱油脂是在产品经过机械加工之后但在最终装配之前进行的，从金属表面去掉沉积的油脂或冷却油的工艺。

在脱油脂箱中，材料被浸没在被盘管加热到90℃到95℃的溶液中，去除杂质或锈。

使用加热容器的制程工业
工业制程典型温度(℃)
制糖原汁加热80~85
乳制品产生热水80
电镀金属沉淀70~85
金属/钢铁除锈/除垢90~95
制药清洗水箱70
在有些应用中，制程流体已经达到它的工作温度，这里所需要补充的热量就是从罐的固体表面和液体表面的散热损失。

1. 把制程流体加热到工作温度需要的热量。

2. 把容器材料加热到工作温度需要的热量。

3. 从容器表面散失到大气环境的热损失。

4. 从液体表面散失到大气环境的热损失。

5. 其它冷的物体浸入制程流体时吸收的热量。

罐体表面的散热损失热量仅在表面与环境之间存在温差的时候才会发生热传递。

如果罐体的底部没有暴露在空气中，而是放置在地上，这部分的散热损失可以被忽略。

水箱内存放2/3的弱酸溶(cp=3.9kJ/(kg·℃))，密度与水相同(1000kg/m3)，加热液体的热量QM（液体），初始状态T1=8℃，最终状态T2=60℃。

加热时间2小时，求：蒸汽额定功率。

温度上升∆T = 60－8 = 52℃
液体体积 = 2×3×3×2/3 = 12m3
液体质量m = 12000kg
液体比热cp = 3.9kJ/(kg·℃)
加热时间t = 2h = 7200s
QM（液体）= mcp∆T/t
= 12000×3.9×52/ 7200
= 338kW
非储存式换热器的能量损耗
计算非储存式换热器的热负荷和蒸汽负荷。

换热器设计在 2.8 bar g蒸汽压力的满负荷运行，二次侧出水和回水温度分别为82℃和71℃，泵的给水量7.2 kg/s。

水的比热容cp = 4.19 kJ/(kg·℃)。

公式---Q= m* cp*∆T /.t 式中：
Q = 热量 (kW) kJ/s；
m = 二次侧流体流量 = 7.2 kg/s；
cp = 水的比热容= 4.19 kJ/(kg·℃)；
∆T = 物质的温升(82-71) = 11℃。

Q = 7.2kg/s×4.19kJ/(kg·℃)×11℃Q = 332 kW
蒸汽消耗流量
公式---ms hfg = Q= m* cp*∆T /.t 式中：
ms = 蒸汽耗量 (kg/s)；
hfg = 蒸汽的蒸发焓 (kJ/kg)；
Q = 换热量 (kW)。

一个332 kW 的换热器工作在 2.8 bar g (hfg = 2139 kJ/kg)
332 kW = hfg ms
ms = 332 kg/s 2139
ms = 0.1552 kg/s
ms = 558 kg/h
板式换热器
板式换热器内部是一组薄的波纹金属板，波纹之间形成流道，一次侧和二次侧流体分别从这些流道中流过。

波纹形状增加了板片的刚性，可适用于其两侧不同的压力。

这些流道内部同时出现紊流，提高了换热效率，这样就使板换比传统的管壳式换热器更为紧凑。

同时，湍流还减少了非流动区域的存在，因此减少了结垢。

在垫片式板式热交换器里，板片是用夹具固定在框架上的，用一些薄垫片(通常是合成聚合物)密封在各个板片边缘，然后在框架板和承压板之间用固定螺栓来压紧这些板片。

这种设计方便对这些板片进行拆卸清洗，同时也可以通过增加和减少板片来改变换热器的容量。

板片包之间使用的垫片使之有一定灵活性，可以防止热应力以及突然的压力波动。

这种特性使垫片式板换特别适合应用于瞬时热水供应，在这些应用中，板片可能会经常受到热冲击。

垫片能承受的温度是限制垫片式板式换热器使用一个重要因素，这同样也就限制了能够使用的蒸汽的压力。

管壳式换热器
管壳式换热器是工业应用中最常用的一种换热器。

管壳式换热器是在一个圆柱状的壳体内布置很多管束，这些管束安装在管板上，用来分开一次和二次流体。

当用蒸汽来加热介质的时候，换热器通常水平放置，蒸汽在管子内部冷凝。

管内可以允许一部分过冷度来更好地吸收冷凝水中的热量，但是，如果要求的过冷度较大时，使用单独的冷凝水冷却器则更为方便。