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標(biāo)題: 求助計算盤管加熱儲罐的水要用多長時間的問題 [打印本頁]
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-24 17:39
標(biāo)題: 求助計算盤管加熱儲罐的水要用多長時間的問題
有一個儲水罐，里面是盤管加熱，盤管直徑再接出儲罐外通過疏水閥排放到外面。% |* l" A- E: B. f6 b& f
已知飽和蒸汽表壓0.6Mpa，溫度165℃；蒸汽管子內(nèi)徑45mm，長50米，即換熱面積7㎡；加熱的儲罐內(nèi)的水共2000kg，溫度從50℃升到100攝氏度；通過查表得水比熱容CP=4.2kj/(kg·℃)，盤管傳熱系數(shù)U=1100w/m2·℃。儲罐整體做保溫不考慮熱損失。
6 ?2 I4 W. J3 ]3 Z( P3 n- R問水從50℃加熱到100℃要多長時間？
: t* L* j  g. P$ T* {如果算50-100℃要用到盤管面積，這樣的話會算；但是反過來算時間就不會了，查了很多資料也沒搞明白，麻煩各位求解$ c  A- \* v7 v1 t$ W+ {( b

) E9 R2 ~, |1 _/ P
作者: 博越    時間: 2023-11-24 20:38
我算了一下大概是18分鐘
作者: 博越    時間: 2023-11-24 20:41
[attach]555061[/attach]可能不對你最好自己再找方法計算一下
3 s1 M. S! z. I
作者: 博越    時間: 2023-11-25 08:02
最好把加熱功率發(fā)一下
/ k& o! W; {6 L
作者: 閑著難受    時間: 2023-11-25 08:35
傳熱系數(shù)是咋計算的
作者: yddbs    時間: 2023-11-25 08:58
加熱成100℃的水還是100℃的水蒸氣
作者: 喂我袋鹽    時間: 2023-11-25 13:46
博越 發(fā)表于 2023-11-25 08:02
$ U+ c3 r4 A! a( s! E* z0 M* y& [, Q4 T% Y最好把加熱功率發(fā)一下

2 H$ B. ]( P9 j3 N: v預(yù)制菜，先冷后熱。如果懂爐子加熱的應(yīng)用，搞制冷應(yīng)該一樣的原理吧，搞懂壓縮機即可？* k1 b% `6 p. \' B
作者: 閑著難受    時間: 2023-11-25 13:56
博越 發(fā)表于 2023-11-24 20:38, C6 @2 g" Q6 x+ s+ I' R
我算了一下大概是18分鐘
2 M& z1 m0 {1 }; n4 B( c
有計算過程嗎- B9 ^( q% a# X$ I( G
作者: 博越    時間: 2023-11-25 15:06
喂我袋鹽 發(fā)表于 2023-11-25 13:46( d" c6 X* _4 J; q
預(yù)制菜，先冷后熱。如果懂爐子加熱的應(yīng)用，搞制冷應(yīng)該一樣的原理吧，搞懂壓縮機即可？
' r8 {" M; P/ G  V: o* W. P. `( D
大差不差一個是加熱器件，換成一個冷凝器件都一樣- W6 D; S) K! X7 x" S; |2 Q8 o
作者: Lean_2017.feng    時間: 2023-11-25 15:07
分析計算前明確幾個單位的含義：W是功率單位(1J/s)，J是熱量單位( \" i7 a) O4 X5 S: s& I$ A8 \
/ N: j; ^. |4 Q, `4 `% P
換熱過程主要是，蒸汽冷凝，水升溫。
/ b& g$ d3 S+ k8 M, a2 c# _! K4 [3 G1 b/ l4 `
即，蒸汽溫度下降釋放熱量，水升溫吸收熱量。
+ g( g/ h" Z9 c- _/ e
' F. |6 H6 i& V2 ^5 B按照，給定的傳熱系數(shù)1100W/m2.℃，計算實際傳熱功率=1100*7*溫度差, N/ m$ h- D- f$ p1 T1 d# F
9 z  Y- U. k* I9 O( k
溫度差=熱源定性溫度-冷源定性溫度，（定性溫度有多種計算方法，概算可直接取其進出溫度的平均值）+ ~3 u6 G1 O: Y' N0 J
那么：溫度差=（蒸汽初始溫度+蒸汽出口溫度）/2  - （水初始溫度+水終止溫度）/2! w# L$ y# C4 R/ t) [2 U
) r5 Q3 O( r9 z+ f7 i
但是，已知中沒有蒸汽出口溫度，假定蒸汽僅僅是潛熱釋放供熱，那么其出口溫度還是165℃
" r0 h* r, E( U( I6 m- `8 w( w% s/ u0 U- V8 `- n4 F* O, O! `/ |
那么，溫度差=165 -（50+100）/2=90℃& D) e" U% {) a" M- F3 F9 _
# Y' r: `1 r( v5 k: V
則，加熱功率=1100*7*90=693kW
) G- o6 M  K- X2 z
! M) B9 L7 V& y1 l* g加熱時間（s)= 總需熱 / 加熱功率 = 4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100 -50) / 693 kW = 603.17...(S) = 10.05 分鐘
0 N! D- Z4 l* Q4 K8 ?
( ~& J% w8 i: D' s7 X. N/ j( X+ Y5 ?( P) m
( W6 [# B3 Q/ j. s
! N, M) W* v- m  j& a$ S" |

  V/ O6 K- l. ^! Q
作者: 喂我袋鹽    時間: 2023-11-25 19:16
博越 發(fā)表于 2023-11-25 15:06
) P" T+ s7 Z* g; l$ J* X大差不差一個是加熱器件，換成一個冷凝器件都一樣

7 C# E8 l4 |, y: t4 ?! g應(yīng)該是冰火兩重天，一邊冷藏，一邊加熱；
( k. @% e" H+ M
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-25 22:45
博越 發(fā)表于 2023-11-25 08:02
/ m, n4 ~6 P- O最好把加熱功率發(fā)一下

4 k$ E2 f. ?; K/ r5 p- z加熱功率沒有哦，接入儲罐盤管的是蒸汽，應(yīng)該不用加熱功率吧
: a# b) W( s$ d; Z& o+ K
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-25 22:46
本帖最后由 核級電壓 于 2023-11-25 22:55 編輯 " t$ i0 G/ S8 j5 h- c
閑著難受 發(fā)表于 2023-11-25 08:35
+ g! X4 O3 y# W( y/ f7 h: b0 ~傳熱系數(shù)是咋計算的
& |. d+ Y2 Z# B
我是查斯派莎克的手冊資料的《蒸汽與冷凝水系統(tǒng)手冊》[attach]555093[/attach]
+ R. S% l) i" M% j; }' X3 M“高壓盤管。。?！边@列5 D7 g* l' K4 V& y1 S
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-25 23:08
博越 發(fā)表于 2023-11-24 20:41
: E2 u8 x) W0 v( O* b; m0 L可能不對你最好自己再找方法計算一下
6 Y* g5 N; O9 s
非常感謝??！不過這樣計算不就和蒸汽溫度沒有關(guān)系了嗎，蒸汽溫度高低都不影響換熱，不太合理0 K1 C4 p7 W, U4 L' W% L9 M
“7700×50”這步的“50（△T）”應(yīng)該是有問題的，這個△T應(yīng)該是10樓說的90℃" I  `% g  B$ Y, B3 L, E

" b7 t1 w- Z8 w: a! u- ~
7 U4 O# x  ~; b
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-25 23:58
Lean_2017.feng 發(fā)表于 2023-11-25 15:07
$ ]* ^* F# O0 g2 ]分析計算前明確幾個單位的含義：W是功率單位(1J/s)，J是熱量單位2 \' C( q! N. W' o1 g6 g9 a1 ^" H7 ^
' h' k+ x1 q* I" y) }8 K  a
換熱過程主要是，蒸汽冷凝，水升溫。

  H, @/ P$ \* p$ e非常感謝?。?！非常詳細，我對比了一下資料這樣算應(yīng)該是對的。不過有個不明白的地方：溫度差計算時，為什么假定僅僅潛熱釋放供熱，而不是潛熱 和 165℃的冷凝水降溫至100℃的熱量  一起釋放供熱？這樣出口溫度是100度，溫度差是 （165+100）/2-(100+50)/2=57.5了；這樣的物理意義是：蒸汽潛熱釋放完后，水還沒加熱到100℃，此時165℃冷凝水繼續(xù)換熱直至冷凝水降至100℃，換熱結(jié)束。
8 m$ \6 V: p' Q* {5 C8 \5 n( r: v2 z" p% w" l
關(guān)于“溫度差”，其實我也一直搞不懂該怎樣取值；因為在實際生產(chǎn)中，一般只有確定的進口蒸汽溫度這些參數(shù)，蒸汽出口溫度一直不知道怎么計算。
* l% ~4 R" U. \
作者: 702736    時間: 2023-11-26 08:34
核級電壓 發(fā)表于 2023-11-25 23:58
, X9 F9 Z/ \$ b. J6 T/ z4 t, c非常感謝?。?！非常詳細，我對比了一下資料這樣算應(yīng)該是對的。不過有個不明白的地方：溫度差計算時， ...

1 T/ O8 G" q. F- M' L由于是疏水閥出口，出口管溫度是100度，那里面的管子可以認為平均是132.5度。, V7 D7 k* `) P/ ^4 z' H2 e+ M' o5 f
初始溫度是50度，最后是100度水，平均是75度。" h. j0 Y2 q8 c' ~9 d! e, _
這樣就可以算出平均加熱功率了，再計算出水體和罐體的熱容量，再算出所需時間就可吧' H! n9 S# a2 Q: C& c. ~/ @' p
作者: Lean_2017.feng    時間: 2023-11-26 10:08
核級電壓 發(fā)表于 2023-11-25 23:58
; _% I+ Y6 S* t1 t3 P% H; M1 ?非常感謝！??！非常詳細，我對比了一下資料這樣算應(yīng)該是對的。不過有個不明白的地方：溫度差計算時， ...

8 G7 j9 |) B3 V關(guān)于換熱或傳熱問題，建議看看傳熱學(xué)的教科書，或者直接看GB的換熱器規(guī)范。
& e- |/ s" N/ }% r; E
6 `$ t2 l4 b% W. [" T5 x1 o! D* ^* v$ ~6 m) A
換熱中的起點一般是冷熱流體的流量（一般為質(zhì)量流量）、進出口溫度的選定，主要確定的是穩(wěn)態(tài)熱平衡。
$ X$ X. {/ n7 d* M$ L9 E7 w
0 {  R" O' B. N  ^- S! e對于一般換熱，主要都是對流換熱，為了提高換熱強度，提高溫差、總傳熱系數(shù)是重點。
! q6 k/ N, ^2 u4 j- r5 P( z. L, _% ?% Y& Z9 r
總傳熱系數(shù)受到流通狀態(tài)、流動型式等影響（主要是流通截面型式、流速、粘度等）。
) [2 L9 g6 T$ X/ m/ s) u* c& B- X2 {+ O4 s7 r- S% b; s
4 Q( c4 Y8 U: k3 }
回到利用蒸汽熱的問題：* @3 X" G8 q/ v: ^
1. 對于設(shè)備使用者，上面問題不用考慮，直接按照設(shè)備使用說明即可；1 H& {& w4 _9 L+ v" ^# l, X
2. 對于設(shè)備設(shè)計者，上面問題需要通盤整體考慮和計算。
5 V! S/ W( l1 G' b; @: c, y1 R" k  o+ A9 n2 [
# r/ T. @) d# }: d, b3 u
蒸汽（飽和蒸汽、飽和干蒸汽等有差異）熱源為什么一般說是用潛熱，原因很直接，潛熱大：
9 p: \. n2 V1 `1 g3 o) {3 ~溫度  ℃                          壓力 bar                     密度 kg/m3                    焓 kJ/kg                    熵 kJ/kg.℃                粘度   uPa.s1 L, e- y# s2 \; v$ k6 C& Y  k

  Z5 r, c/ @3 B* z0 `165 （飽和干蒸汽）      7.00934                      3.67066                         2762.81                    6.70661                       14.5091, n& v; ?& p+ l* G
100 （蒸汽）                7.00934(在此壓力下)  0.001（m3/kg容積）       419.617                  1.03674                      281.903
% p2 I+ M0 y% U- E9 z1 r: G100   (水)                      1.01418                      958.349                           419.166                  1.30721                      281.742
$ M; u8 n; f$ c: e" k
7 d, B3 C9 f) t- N
9 r. B# C9 l3 y5 x* Y- r& ]8 w1 O8 s看上述數(shù)據(jù)，考慮到保持傳熱系數(shù)的目的，應(yīng)該一致保持氣態(tài)，將液化的水排出。# [( u5 e, O! [: H. a+ a3 v

) G# r7 W: t/ {# C" f; I其實，一般蒸汽夾套換熱中，熱源中的熱的70%被利用了，30%被凝結(jié)水帶走（通常是回到加熱裝置循環(huán)利用了）。
  v) ]4 z- k* x" f$ s/ o; D8 e& z; y7 t0 o+ @

1 s2 I0 o  y" J+ L9 A3 r
" o1 Y* y5 h; s! k& @4 V
- K8 e2 l# C# O3 R
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-27 10:30
Lean_2017.feng 發(fā)表于 2023-11-26 10:08
0 \( v+ N& z, i關(guān)于換熱或傳熱問題，建議看看傳熱學(xué)的教科書，或者直接看GB的換熱器規(guī)范。
; t/ b0 x( r* l! Y4 ~# {- h; x/ |
好的，謝謝！! \3 V1 \" O! Y1 P
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-27 10:47
Lean_2017.feng 發(fā)表于 2023-11-26 10:08
9 h% E9 i" v" A* y0 f關(guān)于換熱或傳熱問題，建議看看傳熱學(xué)的教科書，或者直接看GB的換熱器規(guī)范。

+ ~; g! c  g" M1 m7 W還有個問題，按照上面的計算；) M( J9 Q% E6 e: C* t  n( c" f8 e
水總需熱=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;
" L& H8 f! @3 A# u3 ]) r蒸汽在這個溫度和壓力下潛熱=2066KJ/kg;' S4 L7 r% d8 \( y" E
總需蒸汽量=418000/2066=202.32kg;
; _2 c) z5 d, M. Q! [+ H
7 D& N2 V4 a6 V. u1 A0 d& H/ D/ I+ U5 h按照上面計算的加熱時間10.05min，換算小時=0.1675h；5 {: M6 H0 a# N$ _' p+ x  k
那么蒸汽質(zhì)量流量=202.32/0.1675=1207.9kg/h;- ~# ]. c5 d/ @) k$ W
! A" z" X+ C2 x" G) n
[attach]555140[/attach]3 ~1 g% E% K# U# T; o/ z
查蒸汽壓力管徑流速表可以看到，0.6Mpa下45mm管徑推薦流量最大才約800kg/h，
8 o1 S# S( \" e7 v2 \這樣是不是不太合理？
9 ?/ {3 n* H" p# S3 z3 c: j
作者: Lean_2017.feng    時間: 2023-11-27 15:42
核級電壓 發(fā)表于 2023-11-27 10:47% r( r% N# f8 ?8 j$ `
還有個問題，按照上面的計算；
; |/ k8 V9 \) y8 ]; g( h水總需熱=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;
" j1 p, \. I$ v蒸汽在 ...

/ ]& k+ ?( v$ @8 s- I單獨看這個問題，計算邏輯沒有問題。
4 Q+ G5 j2 a9 S6 T2 O  P0 I/ c3 u3 }& N
關(guān)于具體的計算，建議手算一下，然后綜合考慮下，準(zhǔn)備用這個結(jié)果去評價什么，或者說這個結(jié)果的含義到底是什么。
: I2 Z; H2 F; D5 y9 q; b5 o& m; \1 P
3 e" l' h, Q/ U  g+ i6 m
先簡單算下：. T+ `& o+ F, r& R( g9 _# {
按流量1207.9 kg/h = 0.3356 kg/s ,50m管長：/ Z6 j/ X4 V. ]& L( W! `
2 n: G2 a8 W1 ?4 K; r
. Z& ^/ D, M$ Z4 t2 a" M& _5 P
1.5' 標(biāo)準(zhǔn)壁厚管，內(nèi)徑40.9mm，推出 流速=69.4m/s，壓損=332.86kPa/100m             (按照手冊推薦的流速，壓損    均超標(biāo))7 _# l; Y; }" [0 E: K
2'    標(biāo)準(zhǔn)壁厚管，內(nèi)徑52.5mm，推出 流速=42.2m/s，壓損=  94.75kPa/100m             (按照手冊推薦的流速，壓損    均超標(biāo))! w3 R1 M. Y% S* R+ f
& W& n; T" m( O3 k, H0 p0 ^
4 p( H% c/ B2 c" V$ R
如果流量按800 kg/h = 0.2223 kg/s
& b8 S6 b) f+ I8 h8 L$ W+ T% m3 M- F/ U
1.5' 標(biāo)準(zhǔn)壁厚管，內(nèi)徑40.9mm，推出 流速=46.0m/s，壓損=150.44kPa/100m             (按照手冊推薦的流速，壓損    均超標(biāo))
* v' n1 V# L$ X! N7 u( o# ?1 \8 v6 c% K7 e2 c8 y# h3 B% U2 P2 y
2'    標(biāo)準(zhǔn)壁厚管，內(nèi)徑52.5mm，推出 流速=28.0m/s，壓損=  43.24kPa/100m             (按照手冊推薦的流速，壓損    均合適)! m* X0 v9 p4 q8 z/ C% v5 t

+ Q- b) [4 E6 c* W" q7 d3 f3 u3 }7 w- E# k' `* k% l$ p1 z6 j
僅看這些數(shù)據(jù)，然后和手冊對比，那結(jié)果是不合適的。4 t# V/ ?& ]( s1 x% c
+ q# k6 U( ?5 F0 v4 T: Y3 l: ~
但是，如果就有設(shè)備被要求和允許運行在這樣的數(shù)據(jù)下，也是被允許的。因為可能設(shè)計使用工況允許（這里的工況，不僅指存粹的設(shè)計，還包含可能的經(jīng)濟因素等等）。  Q: l" X/ X2 {6 K% t) `9 W9 U
僅就一個點去探討，一般意義不大。0 R4 c5 B* V5 V8 f4 ~6 X

5 ^$ s4 h% Y* T# T# S+ `( Q( u+ |$ m/ f
- O% d; d* P: h: J" [- [( ]2 M& T( t
就個人而言，僅僅談?wù)劻髁?、流速、壓損相關(guān)問題的話：
  k8 v* S' L* M0 e  \% A  o定管徑時，流速越大，流量越大，壓損當(dāng)然越大，簡單看其結(jié)果有好壞兩方面，好的一面是換熱系數(shù)會提高，壞的一面則是輸送成本上升。1 \+ V) G/ }: m5 W
& a( e$ y$ T9 G5 @& B4 t( f7 {6 O
所以，數(shù)據(jù)合不合理是一回事，能不能接受是另一回事。( F; v* _; N1 ~

  D/ `* A3 u- v$ T0 |0 F$ M3 `' r6 |" v最后，對于工程問題，通常是針對不同的側(cè)重點，采用不同的數(shù)據(jù)（也就是設(shè)計）。能完全實現(xiàn)，則真的具有核心競爭力。* l% u$ j& M* a/ B- H  k" Y2 T
5 x$ P2 ~2 {. A3 Q
$ w# C7 p5 W% F; D

  h7 ]5 M, j1 y) ]4 @7 T- ?8 |! H/ r- ^7 _" r1 L4 \9 a
作者: 核級電壓    時間: 2023-12-8 08:59
Lean_2017.feng 發(fā)表于 2023-11-27 15:42
9 O! Z/ `( q' y1 b+ W8 D1 h! Z單獨看這個問題，計算邏輯沒有問題。
* e8 A3 R% V/ U8 ^( k
* x3 ?9 \8 I) O9 h" T& E關(guān)于具體的計算，建議手算一下，然后綜合考慮下，準(zhǔn)備用這個結(jié)果 ...

4 N" l# ~- O7 S9 Y好的，謝謝！
% k) b6 {" p' b8 A6 E( O



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