蒸汽工程原理与传热

加热器的电池

大多数单位加热器和空气加热器电池制造商在KW中提供了其设备的输出。通过将设备额定值（以kW）除以在操作压力（以kJ / kg）中的蒸发焓蒸发以使蒸汽流量以kg / s划分为蒸汽的焓来确定冷凝率。

将结果乘以3 600将为kg / h提供。

如果没有制造商的数据，但以下是已知的:

• 体积空气流量。
• 温度升高。
• 蒸汽压力。

冷凝速率可由式2.12.3确定:

例子2.14.1

设计用于将空气温度从-5至30°C升高的空气加热器安装在管道2m x 2 m中。

管道中的空气速度为3米/秒，将蒸汽供应到加热器电池，在3巴g，空气的比热量被取为1.3kJ /m³°C。

加热水加热器

与空气加热器一样，大多数加热量热器制造商通常会为他们的设备提供一个额定值，而蒸汽消耗可以通过将额定值kW除以蒸汽在操作压力下的焓来确定，从而产生kg/s的结果(见公式2.8.1)。然而，对于它们所服务的系统来说，热量加热炉往往太大，因为:

• 他们服务的大楼的初始热负荷计算将包括许多过于谨慎的安全因素。
• 量热器本身将从一个标准范围中选择，因此从计算负载的第一个尺寸将被选择。
• 火电炉制造商将在设备上包含自己的安全系数。

如果已知流动和返回温度和泵送速率，则可以获得任何时间点处的实际负载的估计。但是，放电侧的压力头影响泵的吞吐量，并且这可能是也可能不是恒定的。

2.14.2例子

4 L / S低温热水（流量/返回= 82/71°C）绕加热系统泵送。

确定热输出:

• 热输出=水流量X比水X温度变化
• 输出热量= 4 l/s x 4.19 kJ/kg°C x(82 - 71°C)
• 热输出= 184千瓦

另一种估算热量加热炉负荷的方法是考虑被加热的建筑物。热负荷的计算可能会因以下因素而变得复杂:

• 空气的变化。
• 透过墙壁、窗户和屋顶的传热率。

然而，可以通过占据建筑物的体积来获得合理的估计，并允许加热容量为30W /m³。当外部温度约为-1°C时，这将使在内部温度为约20°C的运行负载。

典型的流量和回流温度:

• 低温热水(LTHW)系统为82°C和71°C (ΔT = 11°C)。
• 中温热水（MTHW）系统为94°C和72°C（ΔT= 22℃）。

高温热水（HTHW）系统的数字显着变化，必须检查每个申请。

例子2.14.3

当外部温度为7℃并且内部温度为18°C时，已经测量到加热辐射器的蒸汽流量为227kg / h。

如果外部温度降至-1℃，内部温度降至19℃，请确定蒸汽流量。这可以通过比例来计算。

热水储存量热器

热水储存量热器的设计，以提高其全部内容的温度从冷到储存温度在指定的时间内。

典型的英国价值观是:

• 冷水温度10°C
• 热水温度60°C

加热时间(也称为“恢复时间”)= 1小时。

可以从容器的体积确定待加热的水的质量。（对于水，密度ρ= 1 000 kg /m³，以及特定的热量（c_p) = 4.19 kJ/kg°C)。

例子2.14.4

一种储热器，由直径1.5米、高2米的圆柱形容器组成。容器的内容物将在1小时内加热到60°C。
进水温度为10℃，蒸汽压力为7bar g。

确定蒸汽流量:

干缸

干燥缸在布局和应用中显着变化，因此在蒸汽消耗中。

除了在尺寸、蒸汽压力和运行速度上有很大的变化外，圆柱体还可以通过机器的框架排干，比如在纺织品烘干机中，或者在高速纸机中通过吹气系统排干。相反，薄膜干燥机和低速纸机可能在每个汽缸上使用单独的蒸汽疏水阀。需求会有所不同，从小的站立损失从圆筒干燥大小的棉线，到沉重的负荷在潮湿的末端
造纸机或薄膜干燥器。

正因为如此，精确的数字只能通过测量得到。然而，使用某些可靠的公式，使蒸汽消耗估计在合理的限度内。

在纺织圆筒干燥机的情况下，计算圆筒的数量和测量每个圆筒的周长和宽度将导致总受热面面积。每个圆柱体的两端应包括在内，除个别陷阱使用外，每个圆柱体应增加0.75 m²以覆盖娃娃头和框架。机器的辐射损失，在站立的时候，以每小时的蒸汽公斤为单位，可以用乘法来估计
总面积的倍数是2.44。以每小时公斤为单位的运行负荷将通过使用系数8.3得到。(英制单位为平方英尺，相应的系数分别为0.5和1.7)。这是以每分钟64 - 73米(70 - 80码)的干燥速度为基础的，但通过考虑，它可以用于在不同条件下工作的机器。

上式中的因子是经验推导的常数:

1.5 =适用于汽缸干燥器的因素。

2 550 =蒸发水分所需的平均水焓+蒸发所需的焓。

1.26 =平均材料的材料热量。

由于蒸汽空间的巨大体积和要加热的金属的质量，干燥钢瓶往往有一个沉重的启动负荷，在定径蒸汽疏水阀时，应允许运行负荷的三倍。还必须记住，空气可以造成特殊的困难，如长时间的升温和不平的表面

按

压力机和干燥筒一样，有各种形状、大小和工作压力，用途广泛，如成型塑料粉末、制备层压板、生产汽车轮胎(见图2.14.4)和制造胶合板。它们有时也包含一个冷却循环。

显然，很难精确地计算蒸汽负荷，得到可靠结果的唯一方法是测量。

这种类型的设备可以是“开放的”，允许辐射损失到大气中，也可以是“封闭的”，当两个受热面被产品有效地相互隔离时。虽然产品吸收了一些热量，但最终的结果是蒸汽消耗无论装置是在工作还是在静止状态下都是差不多的，尽管在开启和关闭过程中会出现波动。

有时可以使用基本传热方程2.5.3估算蒸汽消耗2.5.3：

有时可以使用图2.9.1所示的U值。在大型压板压力机的情况下，它们可以给出合理的结果，但当考虑到形状复杂的模具数量较少时，就不那么准确了，主要是由于估计表面积的困难。

这种类型的装置的特点是蒸汽空间小，当从冷变暖时蒸汽负荷相对较高。考虑到这一点和负荷的波动，疏水阀的尺寸应该是运行负荷的2倍。温度控制可以非常精确使用先导操作直接作用减压阀，给予一个恒定和一致的蒸汽压力对应所需的表面温度。这些是简单的大小，以设计的蒸汽负荷。

示踪剂行

通过蒸汽示踪剂，携带粘性流体的管道经常保持在较高的温度下。这些管道通常包括一个或多个小内径蒸汽管道，沿着生产线运行，整个管道被绝缘覆盖。

从理论上讲，蒸汽消耗的精确计算是困难的，因为它取决于:

• 两条线之间的接触程度，是否使用导热膏。
• 产品的温度。
• 示踪线的长度、温度和压力下降。
• 环境温度。
• 风速。
• 包层的发射率。

在实践中，假设示踪线简单地取代了产品线本身的辐射损耗通常是安全的。在此基础上，蒸汽
示踪线的消耗可视为与产品线辐射损失相等的运行负荷。

表2.14.1提供了绝缘管的热损耗，具有50或100毫米绝缘材料。

例子2.14.5

长50m × 200mm管路中含有120℃下的液体产品。环境温度为20℃，管道有50mm的绝缘，并以7bar g的温度向示踪剂提供蒸汽。

确定蒸汽消耗:

对于夹套管道，可以假定热损失与蒸汽总管相同，而蒸汽总管的直径与夹套的直径相等;还要考虑到任何绝缘。

当确定蒸汽疏水阀的通径时，应该采用运行负荷的2倍来覆盖启动条件，但任何温度控制阀的通径都可以只处理设计负荷。

测量示踪线的尺寸

例2.14.5根据管道的热损失计算蒸汽示踪剂负荷。

在实践中，示踪线不会精确尺寸以匹配这种热量损失。表2.14.2显示了在不同温度下的产品线的不同压力下运行的15mm和20mm的钢和铜示踪线的有用热量。表占据了示踪线到周围空气的热量损失通过绝缘体。

在实施例2.14.5中，管道的热损失为97W / m。示踪线必须能够提供至少这种传热速率。

表2.14.2显示，通过插值，当产品温度为120°C，蒸汽压力为5 bar g时，15mm钢示踪线有用的热输出为33 W/m。

因此，保持产品温度为120°C所需示踪剂的数量为:

因此，本申请需要三条15毫米钢示踪线，如图2.14.9所示。