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標題: 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。0 z9 j% @; f6 o9 ~/ ^
已知飽和蒸汽表壓0.6Mpa，溫度165℃；蒸汽管子內徑45mm，長50米，即換熱面積7㎡；加熱的儲罐內的水共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U=1100w/m2·℃。儲罐整體做保溫不考慮熱損失。
3 I6 g# G% a& c# \# l問水從50℃加熱到100℃要多長時間？
, W. ]) D4 T2 Y% u+ h4 Q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
. _1 I+ Y( A* V: h2 V+ J) a- M! U/ z
' a' c. Z7 W& s0 K4 O
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& \$ I6 v& l" L, Q/ g! \; X& G. d" R
作者: 博越    時間: 2023-11-25 08:02
最好把加熱功率發一下3 b6 a+ ?! d3 D0 [  V# W
作者: 閑著難受    時間: 2023-11-25 08:35
傳熱系數是咋計算的
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 發表于 2023-11-25 08:02
7 U' l& ^- p1 j最好把加熱功率發一下
* D. P4 [9 ]$ Q' _
預制菜，先冷后熱。如果懂爐子加熱的應用，搞制冷應該一樣的原理吧，搞懂壓縮機即可？( ~8 q6 E  W  }* u: U, M5 S/ I
作者: 閑著難受    時間: 2023-11-25 13:56
博越 發表于 2023-11-24 20:385 {5 o& v. W  c0 p4 {% R
我算了一下大概是18分鐘
  k& ^5 A- c# G$ x8 o& d2 d' c
有計算過程嗎) G& B6 A! ?4 B+ n) w
作者: 博越    時間: 2023-11-25 15:06
喂我袋鹽 發表于 2023-11-25 13:465 v" s: z) ^9 ]; h1 [; I
預制菜，先冷后熱。如果懂爐子加熱的應用，搞制冷應該一樣的原理吧，搞懂壓縮機即可？
! F1 Q) B7 d0 j  i2 _/ }" w: J0 t
大差不差一個是加熱器件，換成一個冷凝器件都一樣/ m" _1 V7 A6 ?( R5 d" N, u% n# T9 U! K$ d
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
$ v9 {$ {1 N9 K9 q
( Q: ]7 H. e3 G換熱過程主要是，蒸汽冷凝，水升溫。* q: n' Z( _2 n

7 ^) L( g" X3 u: c; x0 S即，蒸汽溫度下降釋放熱量，水升溫吸收熱量。
6 ?1 `* x( |4 r+ v# d/ g7 P  v" n  h- g
按照，給定的傳熱系數1100W/m2.℃，計算實際傳熱功率=1100*7*溫度差
. f0 g2 a7 e4 |" C6 L) g4 ?5 z" X+ ?( Y6 W5 e- e
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）
, u1 y2 K; z' H) j- E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
0 T+ _4 a8 r% n/ V. {
1 l9 ~* o3 s; U& m0 D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℃
% Y5 g) x; o, Q5 L
6 w/ E( I9 q9 K2 m( q' V  G; Q那么，溫度差=165 -（50+100）/2=90℃
0 ]3 s  T/ r; o3 i- x! \& L1 W5 [
則，加熱功率=1100*7*90=693kW! j: h; d! E" Z8 t9 T6 W9 M* n
! W7 y3 j7 Y) K* a; \/ A# F: j! D
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
3 C, c/ d3 U- Z( A7 ]; f7 b
; |& Y& b& J# j0 F3 F& }# Q0 ~, J0 i8 Y0 l+ w* F
- U. z7 V  `5 M$ g
; I$ O9 K  V5 P! ]

: n# ]. r5 r8 ?- }' \
作者: 喂我袋鹽    時間: 2023-11-25 19:16
博越 發表于 2023-11-25 15:061 z. R1 N! I& r6 n" T
大差不差一個是加熱器件，換成一個冷凝器件都一樣
9 D+ \; G' A! W
應該是冰火兩重天，一邊冷藏，一邊加熱；  g: \# B1 \! c- u
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-25 22:45
博越 發表于 2023-11-25 08:027 ~) I4 J* f, D2 M9 X. C
最好把加熱功率發一下
! m, H0 {1 J  g+ z+ a; K
加熱功率沒有哦，接入儲罐盤管的是蒸汽，應該不用加熱功率吧! }2 ?& |% E8 S! {  u( n! O8 ~& r% B
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 : A8 W3 g+ T% ^! _, X
閑著難受 發表于 2023-11-25 08:35
, w& q, n) W  \+ b4 y4 `) w+ P4 u傳熱系數是咋計算的

3 I& p  ~/ d& ~+ F( D我是查斯派莎克的手冊資料的《蒸汽與冷凝水系統手冊》[attach]555093[/attach], @9 O+ ?8 t7 \8 J; o2 G3 L
“高壓盤管。。。”這列
1 _2 T: Z/ ~1 P. c  Y- O
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-25 23:08
博越 發表于 2023-11-24 20:415 O0 e' a6 l1 o0 ^2 m) l
可能不對你最好自己再找方法計算一下
( w6 T9 V4 @# j6 ~8 u
非常感謝！！不過這樣計算不就和蒸汽溫度沒有關系了嗎，蒸汽溫度高低都不影響換熱，不太合理
: u3 H" t# L' l& K8 {“7700×50”這步的“50（△T）”應該是有問題的，這個△T應該是10樓說的90℃! Z# b" F- f% h

0 |4 \/ C: t$ w) ~. E* s( ~- U0 |0 o4 i: U/ X7 k" c: T
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-25 23:58
Lean_2017.feng 發表于 2023-11-25 15:078 V0 r& F2 f) R6 }  E! M. w
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
* i5 Z$ t0 {6 p/ v: S
6 s  J0 e/ V8 o, k& n換熱過程主要是，蒸汽冷凝，水升溫。

; Y& L1 j; V1 K* O8 E; F非常感謝！！！非常詳細，我對比了一下資料這樣算應該是對的。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℃冷凝水繼續換熱直至冷凝水降至100℃，換熱結束。$ ~# E4 [  w' M+ V  T3 e% |
/ N9 ^9 P# s2 k* q" r& B
關于“溫度差”，其實我也一直搞不懂該怎樣取值；因為在實際生產中，一般只有確定的進口蒸汽溫度這些參數，蒸汽出口溫度一直不知道怎么計算。  w# W( t6 v3 `5 P: A' T& I* G: P
作者: 702736    時間: 2023-11-26 08:34
核級電壓 發表于 2023-11-25 23:58
; ?$ |1 @: a+ p! ~$ p: |( R  P非常感謝！！！非常詳細，我對比了一下資料這樣算應該是對的。不過有個不明白的地方：溫度差計算時， ...
+ H4 U- }4 \% s1 y3 o- t6 D
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。
5 U3 {/ u; ~+ I初始溫度是50度，最后是100度水，平均是75度。* X( O6 f  H0 f. h5 {2 y
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$ X/ m: M9 N$ Z& P0 n* `+ c& N9 }4 j: O
作者: Lean_2017.feng    時間: 2023-11-26 10:08
核級電壓 發表于 2023-11-25 23:58* \& D4 o! B! ?1 t7 K; p
非常感謝！！！非常詳細，我對比了一下資料這樣算應該是對的。不過有個不明白的地方：溫度差計算時， ...

, m' C4 q1 p, }) |關于換熱或傳熱問題，建議看看傳熱學的教科書，或者直接看GB的換熱器規范。
. H& E: m0 I4 D4 ~; W* E5 L, b! [
/ j1 S+ L/ a5 w3 @
7 x; ~4 H" V: _5 t換熱中的起點一般是冷熱流體的流量（一般為質量流量）、進出口溫度的選定，主要確定的是穩態熱平衡。
( e5 x9 i6 e& Q' F" \5 F
4 m4 S3 c* @* d* A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、總傳熱系數是重點。- I% `/ U% l4 I$ d0 }: v
9 ^( ~7 {0 B3 v- W2 w
總傳熱系數受到流通狀態、流動型式等影響（主要是流通截面型式、流速、粘度等）。
* Z  X2 O2 Z  P2 D
8 p: ^; B, T; B6 r5 m% B: @' l$ I( ~
% \. e' T* U" C; P; [回到利用蒸汽熱的問題：
: o( X  s& Z% g* ^% J' [1. 對于設備使用者，上面問題不用考慮，直接按照設備使用說明即可；6 g9 Y. ]8 M# b5 o6 p( A3 J
2. 對于設備設計者，上面問題需要通盤整體考慮和計算。  I0 Z6 O$ l& j" L; L* E: @$ Q: @

6 T/ T! k1 N2 F+ g* h8 ]3 X  x; t4 B5 Y- L
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：
: y$ U& T; t9 P  C) R4 q4 [! }溫度  ℃                          壓力 bar                     密度 kg/m3                    焓 kJ/kg                    熵 kJ/kg.℃                粘度   uPa.s
& k: b; i2 S/ b; W" |5 J, k1 W$ j* G/ p
165 （飽和干蒸汽）      7.00934                      3.67066                         2762.81                    6.70661                       14.50914 ~5 f8 ~. N# }/ z3 g; m' M% }
100 （蒸汽）                7.00934(在此壓力下)  0.001（m3/kg容積）       419.617                  1.03674                      281.903
3 n' y9 C' P0 K+ ^100   (水)                      1.01418                      958.349                           419.166                  1.30721                      281.742" x5 u9 F1 }; ^4 f& J( d( q

, X. g7 J8 I8 w, E8 l2 m( E: L" p5 Q/ _  z+ B5 m
看上述數據，考慮到保持傳熱系數的目的，應該一致保持氣態，將液化的水排出。
8 R* D' Z, L/ d: E- a+ A* {. R" m+ u) {& c7 m: r
其實，一般蒸汽夾套換熱中，熱源中的熱的70%被利用了，30%被凝結水帶走（通常是回到加熱裝置循環利用了）。# a, ?6 m/ `& F! V
2 j+ g' M9 q+ C9 Y; K
' F1 j7 x0 k$ c2 a& b
. ?$ l$ F6 U$ ?0 c- ?, a
; Y0 w  n4 S& {( x
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-27 10:30
Lean_2017.feng 發表于 2023-11-26 10:08
% d1 S6 E$ L( A0 k) i- I3 N  y關于換熱或傳熱問題，建議看看傳熱學的教科書，或者直接看GB的換熱器規范。
8 @, W  t6 k& R
好的，謝謝！
2 I! A/ O2 w  d2 i5 |% {  q
作者: 核級電壓    時間: 2023-11-27 10:47
Lean_2017.feng 發表于 2023-11-26 10:08. k6 c* l+ u; H
關于換熱或傳熱問題，建議看看傳熱學的教科書，或者直接看GB的換熱器規范。
9 H8 \2 j' f% N- y/ q% Z
還有個問題，按照上面的計算；3 i) p5 |* B2 W  x
水總需熱=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;4 j: q0 ^0 o6 M7 p
蒸汽在這個溫度和壓力下潛熱=2066KJ/kg;
. z" l3 r6 Z* ~總需蒸汽量=418000/2066=202.32kg;
6 O  f$ v! w" l% f4 R; n; d' C  h& O4 c: c2 Y
按照上面計算的加熱時間10.05min，換算小時=0.1675h；: S. x, Z9 t* a" t( m% S! f' M+ @
那么蒸汽質量流量=202.32/0.1675=1207.9kg/h;( r$ l0 I, r- }6 S2 G% C9 L/ @0 H+ G; }" g
% P. E& ]( W$ l. L) C. ]$ Y( t
[attach]555140[/attach]
9 H7 }1 y* G2 ?) _' a1 h+ U# \, P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，
  q' i4 ^  P+ C0 f+ y這樣是不是不太合理？
9 j" u) W! H" z
作者: Lean_2017.feng    時間: 2023-11-27 15:42
核級電壓 發表于 2023-11-27 10:47
) r/ b& i4 v. z! o1 u$ h/ y4 S還有個問題，按照上面的計算；
' Q  w! Q3 t. e* _/ [& d水總需熱=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;0 N$ C% ?0 z* ?4 D) B5 N8 \0 x
蒸汽在 ...
6 t# _3 K. j! I2 z( W7 I2 c
單獨看這個問題，計算邏輯沒有問題。" P6 V0 I* F* R& r+ h

- |; R  }$ t* G* y關于具體的計算，建議手算一下，然后綜合考慮下，準備用這個結果去評價什么，或者說這個結果的含義到底是什么。) Y# U" T' h9 ]' ]: Q) _! {( q

0 i6 p, r+ z+ \  x8 u- v2 [0 x) \6 l) {7 T" S: y5 K
先簡單算下：
) ^( m0 c+ E" G: c# u按流量1207.9 kg/h = 0.3356 kg/s ,50m管長：; n8 B4 m+ F3 ^& Q0 `8 X3 ~( b

) h& m0 J6 f  B8 B% ~0 x
7 O1 I. h7 O& j' `0 P; {0 I1.5' 標準壁厚管，內徑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)  t# T. M9 ]% q9 `" B
2'    標準壁厚管，內徑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)  g" d% ]: ^  S- V! }

; x% \# j9 z6 l: h- Z9 \% o" z: B; y. Y& r" n1 }* _0 c4 o
如果流量按800 kg/h = 0.2223 kg/s ! E4 _7 V. c5 o& O! o: A

& n/ \; ]( L* X4 A. a+ z/ @1.5' 標準壁厚管，內徑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). g5 q% T# j( j1 y$ R; Y

1 ^: F5 e: c0 f7 Q2'    標準壁厚管，內徑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)2 B+ a' |+ I+ R( J

1 {2 H4 e$ y- ]) a
5 [5 l8 i) q' r5 `* [2 y0 |1 U僅看這些數據，然后和手冊對比，那結果是不合適的。( A% d7 E/ G5 k7 T: v
& r0 P. @4 l) X/ M" ?
但是，如果就有設備被要求和允許運行在這樣的數據下，也是被允許的。因為可能設計使用工況允許（這里的工況，不僅指存粹的設計，還包含可能的經濟因素等等）。1 t2 K$ h7 }( _
僅就一個點去探討，一般意義不大。
  n) p$ F( Y1 M! q0 x1 B% j. Y. F( ^

* T) _1 z$ t3 T
# _3 T: ^: T4 t5 X5 T就個人而言，僅僅談談流量、流速、壓損相關問題的話：0 s# \. w7 s# ~; n, k& F+ \9 J) ]4 S
定管徑時，流速越大，流量越大，壓損當然越大，簡單看其結果有好壞兩方面，好的一面是換熱系數會提高，壞的一面則是輸送成本上升。
; E. U: w. g& N# q5 v6 @4 X# P1 B! t' ^) Q+ I( m. u
所以，數據合不合理是一回事，能不能接受是另一回事。+ `" y: ?+ R, x  e! l& K
: H) d+ q5 S$ M2 ]2 Z0 k
最后，對于工程問題，通常是針對不同的側重點，采用不同的數據（也就是設計）。能完全實現，則真的具有核心競爭力。
& }1 b5 d3 R8 ]5 y* b/ R' r0 G8 w" g: ?6 _0 f6 i
+ I+ u1 ]8 U" ?1 ~8 O7 t

6 ]# z( H7 G) I3 ~: l: ^
( ~1 @0 S4 }2 {4 q' K
作者: 核級電壓    時間: 2023-12-8 08:59
Lean_2017.feng 發表于 2023-11-27 15:42
: ~3 N6 O% v/ j: Z單獨看這個問題，計算邏輯沒有問題。
* [0 x/ o( r% `/ V+ q4 J2 L
$ H, L9 U3 A4 }3 n( N關于具體的計算，建議手算一下，然后綜合考慮下，準備用這個結果 ...
, P5 r7 t. ]4 O2 s* j6 M
好的，謝謝！8 y9 V  Y; o9 `& c




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