罐體加熱蒸汽消耗的計(jì)算和節(jié)能依據(jù)

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1、罐體加熱蒸汽消耗的計(jì)算和節(jié)能依據(jù)杭州瓦特節(jié)能工程有限公司技術(shù)服務(wù)中心蒸汽技術(shù)工程師李少鵬蒸汽節(jié)能的一個(gè)重要基礎(chǔ)就是了解設(shè)備蒸汽耗量和計(jì)算方式。在很多工業(yè)工藝中，液體在罐體內(nèi)加熱是一個(gè)很重要的要求，例如牛奶、金屬處理和紡織工業(yè)中都有大量的這種應(yīng)用。一般水需要被加熱為熱水然后使用，或者，液體作為產(chǎn)品工藝中的一部分需要被加熱使用，而不管是否發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，這些工藝有：鍋爐給水箱、清洗水箱、蒸發(fā)器、沸騰鍋、盤管、加熱體和再熱器等?；旧瞎摅w被用在加熱工藝中主要可以分為兩種：全封閉罐體，如那些用來(lái)儲(chǔ)存燃料油，這些地方的熱負(fù)荷計(jì)算非常簡(jiǎn)單。頂部開(kāi)口罐體，這些罐體的熱負(fù)荷計(jì)算需要綜合計(jì)算蒸發(fā)損

2、失。實(shí)際應(yīng)用中開(kāi)式和閉式水箱廣泛應(yīng)用于很多工藝中：常壓除氧鍋爐給水箱–鍋爐給水箱是任何蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的心臟，它是一個(gè)儲(chǔ)存回收的冷凝水和經(jīng)過(guò)處理的制成水的容器，然后供給鍋爐。這些水需要加熱的其中一個(gè)原因是為了減少進(jìn)入鍋爐的水中含有的氧，理論上在100°C是含氧量為0ppm。鍋爐給水箱的工作溫度一般在80°C到90°C之間。普通熱水箱–很多工業(yè)過(guò)程中需要用到熱水，這些加熱方式一般比較簡(jiǎn)單，采用開(kāi)式或閉式的用蒸汽作為加熱介質(zhì)的水箱。這些水箱的工作溫度隨工藝應(yīng)用的不同一般介于40°C到85°C之間。清洗水箱或去油箱–去油指的是在產(chǎn)品經(jīng)過(guò)機(jī)械加工之后但在最終裝配之前進(jìn)行的，從金屬表面去掉沉積

3、的油脂或冷卻油的工藝。在去油箱中，材料被浸沒(méi)在被盤管加熱到90°C到95°C的溶液中。電鍍槽或金屬表面處理箱–金屬處理箱有些時(shí)候被稱為桶，應(yīng)用于很多不同的工藝中：去除雜質(zhì)或銹；在表面鍍金屬涂層；這些處理溫度范圍一般為70°C到85°C。儲(chǔ)油罐–儲(chǔ)油罐是用來(lái)儲(chǔ)存那些在常溫下無(wú)法被泵輸送的油，比如鍋爐用的重油。在常溫下，重油很粘稠，必須加熱到30°C到40°C減少它的粘度，從而可以用泵輸送，這就意味著所有的儲(chǔ)油罐必須被加熱以方便泵送。工業(yè)工藝中的加熱容器--在有些應(yīng)用中，工藝流體必須達(dá)到它的工作溫度，這里所需要的熱量就是從罐的固體表面和液體表面的散熱損失。一些常見(jiàn)的液體加熱溫度如下表

4、：當(dāng)計(jì)算過(guò)程流體的罐體需要的熱量時(shí)，需要的總熱量即是其中一些或所有關(guān)鍵部件的熱量：1.把過(guò)程流體加熱到工作溫度需要的熱量；2.把容器材料加熱到工作溫度需要的熱量；3.從容器表面散失到大氣環(huán)境的熱損失；4.從液體表明散失到大氣環(huán)境的熱損失；5.被其它冷的物體浸入過(guò)程流體時(shí)吸收的熱量；但是，在很多應(yīng)用中僅有某幾項(xiàng)比較突出，例如，在一個(gè)完全密閉的保溫良好的散裝油儲(chǔ)存罐中，需要的總熱量主要是提高流體溫度所需要的熱量。第1和第2條，用來(lái)加熱流體和罐體溫度的熱量和第5條，被冷的物體吸收的熱量，可以用下面的公式來(lái)計(jì)算。通常，這些數(shù)據(jù)很容易得到，因此這些熱量計(jì)算比較簡(jiǎn)單直接且精確。但是，散熱損失

5、計(jì)算要復(fù)雜的多，通常使用的是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，或者那些可以信賴的圖表，這就說(shuō)明，散熱損失的計(jì)算精度性要差一些。 罐體表面的散熱損失熱量?jī)H在表面與環(huán)境之間存在溫差的時(shí)候才會(huì)發(fā)生熱傳遞。果表面絕熱良好的話，即使在空曠的條件下，空氣流速對(duì)散熱損失的影響也不會(huì)超過(guò)10%水箱:從水面到大氣中的散熱損失上圖給出了水面的散熱損失和空氣速度以及表面溫度的關(guān)系，在這個(gè)圖中，1m/s的風(fēng)速被認(rèn)為是靜止的，水箱在受保護(hù)條件下的風(fēng)速大約為4m/s，但是水箱放置在開(kāi)放環(huán)境下的風(fēng)速大致認(rèn)為是8m/s。下圖中熱損失的單位是W/m2而不是總的傳熱系數(shù)，其單位是W/m2°C，這就是意味著要得到總的傳熱率，需要再乘以換熱面

6、積，但是水與空氣之間的溫差已經(jīng)考慮進(jìn)去了。上圖所示的水表面的散熱損失因空氣濕度的影響并不明顯。實(shí)踐中曲線的厚度中已經(jīng)包含了整個(gè)濕度范圍。但是，圖表中顯示的熱損失考慮的空氣條件為溫度15.6°C，濕度為55%，這些不同條件下的值可以從瓦特網(wǎng)站上的工程支持中心的相關(guān)內(nèi)容得到。如何從圖表中得到散熱損失，首先從圖表的上部刻度上找到水面溫度，然后向下做垂線與熱損失曲線相交。對(duì)室內(nèi)水箱來(lái)說(shuō)，應(yīng)從交點(diǎn)再做水平線與左手刻度相交。對(duì)室外的水箱來(lái)說(shuō)，無(wú)論受保護(hù)的條件還是暴露的環(huán)境，水平線既要向左也要向右，直到它們?cè)谛枰膮^(qū)域交叉，然后做垂直向下的垂線與底部刻度相交得到熱損失。在大多數(shù)情況下，從液體表

7、面的散熱損失是主要的熱損失，在實(shí)踐中，通常在液體表面覆蓋一層塑料來(lái)減少熱損失，這層塑料被稱為絕熱毯，當(dāng)水箱放在室外暴露環(huán)境下的時(shí)候，保溫顯的更為重要。水面的熱損失：水箱無(wú)保溫，頂部開(kāi)放，放置于工廠內(nèi)的混凝土地板上。舉例如一個(gè)：長(zhǎng)寬高分別為：3m×3m×2m的水箱，水箱表面積=24m2(除掉底).水箱與空氣的傳熱系數(shù)U1=11W/m2°C.水箱內(nèi)存放2/3的弱酸溶液(cp=3.9kJ/kg°C)，密度與水相同(1000kg/m3)水箱由15mm厚的鋼板制成(密度=7850kg/m3