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第2章 蒸汽工程和传热 工厂设备的蒸汽耗量 章节214 2.14.1 蒸汽和冷凝水系统手册 139第2章 蒸汽工程和传热 工厂设备的蒸汽耗量 章节2.14 工厂设备的蒸汽耗量 本节所讨论的设备部分在前面的章节已经提到过,但是参数有些改变,同时还讨论一些其它设备的蒸 汽耗量。 加热器 蒸汽 冷凝水 空气 空气加热机组 冷凝水 图2.14.1 典型的空气加热机组 大多数加热单元和空气加热机组的制造商用kW来表示其设备的输出功率。这样可以用设备功率除以蒸 汽蒸发焓来算出消耗的蒸汽量,计算结果乘以3600得到的每小时的蒸汽耗量kg/h。 负荷 蒸汽流量(m ) kg/s s 公式2.8.1 工作压力下的h fg 因此,额定功率为44KW的加热单元,当供给蒸汽压力为3.5 bar g h 2 210 kJ/kg时,冷凝水量 fg 为: 44 (m ) s 2120 (m ) 0.02 kg/s s (m ) 75 kg/h s 如果制造商的数据未知,但可以获得以下的数据: 空气体积流量; 温升; 蒸汽压力。 这样,冷凝水量可以用公式2.12.3计算出来: 3 600 V T c p m kg h s 公式2.12.3 h f g 式中: m 冷凝水量 kg/h; s 3 V 空气体积流量 m /h; ?T 温升 ℃; 3 c 常压下的空气比热容 kJ/m ?℃; p 焓 h 工作压力下的蒸汽蒸发 kJ/kg。 fg 注意: 乘以系数3600得到的每小时的冷凝水量kg/h。 2.14.2 蒸汽和冷凝水系统手册 140第2章 蒸汽工程和传热 工厂设备的蒸汽耗量 章节2.14 如无更多正式的数据,可以采用以下一些近似值: 空气密度 ≈ 1.3 kg/m 空气的比热 c 体积流量 ≈ 1.3 kJ/m p 空气比热 c 质量流量 ≈ 1.0 kJ/kg p 例2.14.1 一台空气加热器设计用于将空气温度从-5℃加热到30℃,风道尺寸为2m×2m,其中空气流速为 3 3m/s,空气加热器组的蒸汽压力为3 bar g,空气比热容取1.3 kJ/m ?℃。 计算蒸汽冷凝量 空气体积流率 V 速度×面积 V 3 m/s×2m×2m 3 V 12 m /s 温升 ?T 30--5T 35℃ 3 cp 1.3 kJ/m ℃ 3 bar g下的h 2133 kJ/kg fg3 33600×12m /s×35℃×1.3kJ/m ?℃ m s 2133 kJ/kg ms 2073 kg/h 非储存式换热器 流出 蒸汽 换热器 冷凝水 回水 冷凝水 图2.14.2 典型非储存式换热器安装图 与空气加热器相同,非储存式换热器的制造商同样也提供了他们设备的功率,蒸汽耗量也可以用功率 除以蒸汽的蒸发 焓来算出,算出的结果是kg/s(见公式2.81),但是,通常非储存式换热器的热功率要远 大于实际的需要,这是因为: 最初的建筑物热负荷计算中采用了过多过分谨慎的安全系数。 非储存式换热器本身选择的是标准的型号,因此选择的换热器计算负荷要大一档。 换热器制造商在设计换热器时已经包含了一定的安全系数。 任何一点的回水温度、出水温度和泵的功率已知的情况下,实际的负荷就可以估算出。需要指出的是 排放侧的压力会影响泵的输出量,因此,流量不一定是恒定的。 例 2.14.2 4 l/s 的低温热水 出水/回水温度 82 / 71℃ 在加热系统中循环。 计算输出热量: 输出热量 水流量 x 水的比热容 x 温度变化 输出热量 4 l/s x 4.19 kJ/kg?℃ x 82 - 71℃ 输出热量 184 kW 2.14.3 蒸汽和冷凝水系统手册 141第2章 蒸汽工程和传热 工厂设备的蒸汽耗量 章节2.14 计算非储存式换热器的热负荷的另一个方法是计算被加热的建筑物。通过以下的数据可以计算出热负 荷: 新风次数。 通过墙、窗户和屋顶的换热量。 3 但是,一个比较更合理的估算方法是根据该建筑物的体积,取热负荷为30 W/m ,这就可以计算出当 室内温度为20℃而室外温度为-1℃时,换热器的运行负荷。 典型的出水、回水温度为: 低温热水系统LTHW 82℃和 71℃ ?T 11℃。 中温热水系统MTHW 94℃和 72℃ ?T 22℃。 高温热水系统HTHW 的数据变化很大,需要针对不同的应用单独考虑。 例 2.14.3 流入换热器的蒸汽流量为227 kg/h,室外温度为7℃,室内温度为18℃。 如果室外温度降为-1℃,室内温度为19℃,计算近似的蒸汽流量。这可以用比例的方法进行计算: 初始状态的温度差 18 - 7 11℃ 设计工况下的温度差 19 - -1 20℃20设计工况下的近似蒸汽流率 ×227 11 设计工况