蒸汽工程原理和传热

校正数量的蒸汽

必须为任何加热过程提供正确的蒸汽量，以确保提供足够的热流以进行热传递。

同样，还必须提供正确的流量，以便在生产速率下没有产品腐败或下降。必须正确计算蒸汽负载，并且必须正确尺寸的管道尺寸以实现所需的流量。

正确的蒸汽压力和温度

蒸汽应达到所需压力的使用点，并为每个应用提供所需的温度，或者性能将受到影响。管道和管道辅助物的正确尺寸将确保这是实现的。

然而，即使压力表正确显示所需的压力，如果蒸汽含有空气和/或不凝气体，则可能无法获得相应的饱和温度。

空气和其他不稳定的气体

在启动时，蒸汽供应管道和设备内存在空气。即使系统在最后一次使用时充满了纯蒸汽，在关闭时，蒸汽也会凝结，由此产生的真空会把空气吸进来。

当蒸汽进入系统时，它将迫使空气朝向排水点，或从蒸汽入口最远的点，称为偏远点。因此，蒸汽陷阱具有足够的空气通风能力，应安装在这些排水点上，并应适合所有远程点的自动通风口。

然而，如果有任何湍流，蒸汽和空气将混合，空气将被带到传热表面。当蒸汽冷凝时，表面会留下一层空气绝缘层，作为热传递的屏障。

蒸汽和空气混合物

在空气和蒸汽的混合物中，空气的存在将导致温度低于预期。气体混合物的总压力由混合物中组分的部分压力的总和组成。

这被称为道尔顿的部分压力定律。如果占据与混合物相同的体积，则部分压力是每个组分施加的压力：

注:这是一个热力学关系，所以所有的压力都必须用bar a表示。

例2.4.1.

考虑由¾蒸汽和¼空气组成的蒸汽/空气混合物。

总压力为4bar。测定混合物的温度:

因此，蒸汽仅具有3巴A的有效压力，而不是其表观压力为4巴A.混合物仅具有134℃的温度，而不是预期的饱和温度为144℃。

这种现象不仅仅在热交换应用中的重要性（其中传热速率随着温度差的增加而增加），而且在温度差的增加中增加，而且还可以在工艺应用中，其中可能需要最小温度以在产品中获得化学或物理变化。例如，最小温度在灭菌器中是必需的，以杀死细菌。

蒸汽和冷凝水环中的其他空气源

空气还可以使用锅炉给水进入溶液中的系统。化妆水和冷凝物暴露在大气中，将容易地吸收氮气，氧和二氧化碳：大气空气的主要成分。当水在锅炉中加热时，这些气体用蒸汽释放并携带到分配系统中。

大气空气由78％的氮，21％氧和0.03％二氧化碳组成，通过体积分析。然而，氧的溶解度大约是氮的两倍，而二氧化碳的溶解度大约比氧化物大约30倍！
这意味着溶解在锅炉给水中的“空气”将包含更大的二氧化碳比例和氧气：这两者都会导致锅炉和管道腐蚀。

进料槽的温度通常保持在不低于80°C的温度，这样氧气和二氧化碳就可以被释放回大气中，因为这些溶解气体的溶解度随着温度的升高而降低。
通过在外部水处理阶段对补给水进行脱盐和脱气，溶解的二氧化碳浓度也保持在最低水平。

水中溶解气体的浓度可以用亨利定律来测定。这说明，在一定体积的液体中，可以溶解的气体的质量与气体的分压成正比。
然而，如果温度是恒定的，则这仅是真实的，并且液体和气体之间没有化学反应。

清洁蒸汽

在管壁上发现的刻度层可能是由于较老的蒸汽系统中生锈的形成，或者在硬水区域中的碳酸盐沉积物。可以在蒸汽供应管线中找到的其他类型的污垢包括焊接炉渣和施加的施加或过量的接头材料，当最初安装管道时，可以在系统中留在系统中。这些碎片将产生增加管弯和蒸汽疏水阀和阀门的小孔的侵蚀速度的效果。

因此，良好的工程练习，适合管道过滤器（如图2.4.2所示）。这应该安装在每个蒸汽阱，流量计，减压阀和控制阀的上游。

蒸汽从入口A通过穿孔屏幕B流到出口C.而蒸汽和水将通过屏幕容易地通过，污垢将被阻止。可以移除盖子D，允许屏幕以规则的间隔撤回并清洁。

当过滤器安装在蒸汽管线中时，它们应安装在其侧面上，以便避免冷凝物的积累和防水器问题。该方向还将将最大过滤器屏幕区域暴露在流动中。

传热表面也可能存在一层垢，作为传热的附加屏障。规模的层次通常是以下两种情况的结果:

• 锅炉操作不正确，导致杂质从水滴中的锅炉携带。
• 锅炉房中的水处理不正确。

如果仔细注意锅炉的运行并清除任何水珠，就可以降低这一层的形成速度。

蒸汽干燥

化学馈水处理和峰值负荷的时期可能导致锅炉给水的灌注和携带进入蒸汽主电源，导致化学和其他材料沉积在传热表面上。这些沉积物将随着时间的推移积累，逐渐降低植物的效率。

除此之外，当蒸汽离开锅炉时，由于通过管壁的热量损失，一部分蒸汽必须凝结。尽管这些管道可能绝缘良好，但这一过程不能完全消除。

总的结果是，到达工厂的蒸汽相对潮湿，水蒸气携带的水滴会腐蚀管道、配件和阀门，尤其是在速度较高的情况下。

已有研究表明，蒸汽中水滴的存在降低了实际的蒸发焓，也会导致管壁和传热表面结垢。在蒸汽中夹带的水滴也会增加蒸汽冷凝时产生的防水膜，给传热过程造成另一个障碍。

蒸汽管线中的隔板将移除夹带蒸汽流动的水分液滴，以及任何引起管道底部的冷凝物。在图2.4.3中所示的隔板中，蒸汽被迫改变几次方向，因为它流过身体。挡板为较重的水滴产生障碍，而允许较轻的干燥蒸汽通过隔板自由流动。

水珠沿着挡板流下，通过分离器的底部连接排到疏水阀上。这将允许冷凝水从系统中排出，但不允许任何蒸汽通过。

WAILHAMMER.

由于蒸汽由于管道中的热损失而开始冷凝，所以冷凝物在壁的内部形成液滴。当它们沿着蒸汽流扫过时，它们然后合并到胶片中。然后将冷凝物朝向管道的底部引起，其中膜开始增加厚度。


冷凝液滴沿蒸汽管道积聚，最终形成水段塞(如图2.4.4所示)，水将以蒸汽速度沿管道输送(25 - 30米/秒)。

这段水密度大，不可压缩，当以高速运动时，有相当大的动能。

热力学定律指出，能量不能被创造或毁灭，而只能被转换成另一种形式。

当受阻时，可能是被管道中的弯头或三通阻挡，水的动能转化为压力能，压力冲击作用于障碍物。

冷凝水也将在低点收集，并且可以通过蒸汽流拾取冷凝物的块，并在阀门和管件下游撞击下游。
这些低点可能包括下垂的主体，这可能是由于管支撑不足或断管衣架。其他潜在的水麦克马特来源包括不正确使用同心减速器和过滤器，或在蒸汽主升高之前的引流不足。其中一些如图2.4.5所示。

由水和梗阻的施工之间的冲击引起的噪音和振动，称为水麦。

Waterhammer可以显着减少管道辅助的寿命。在严重情况下，配件可能与几乎爆炸性的效果骨折。结果可能是在骨折上的活蒸汽的损失，产生危险情况。

在蒸汽分配第10区块详细讨论了蒸汽管道的安装。