蒸汽工程和传热盘管和夹套加热章节210蒸汽和-SpiraxSarco.PDF

第2章 蒸汽工程和传热 盘管和夹套加热 章节2.10 蒸汽和冷凝水系统手册 2.10.1 第2章 蒸汽工程和传热 盘管和夹套加热 章节2.10 盘管和夹套加热 容器通常有很多不同的加热方式，本节主要讨论间接加热，在这些系统中，热量通过传热表面进行传 递，可以分为： 浸入式蒸汽盘管 - 这是一种应用广泛的传热方式，在容器中，蒸汽盘管浸没在制程流体中。 蒸汽夹套 - 蒸汽在外壁和容器壁之间的环形夹套空间循环，热量通过容器壁进行传递。 浸入式蒸汽盘管 盘管式容积换热器在船上应用非常普遍，主要用来对很深的罐体内储有的原油、食用油、油脂和糖浆 等货物进行加热。这些流体在常温下由于黏度太高而无法处理，因此用蒸汽盘管来升高这些液体的温度， 降低它们的黏度以便可以被泵送。 盘管式加热的槽同样广泛应用于电镀和金属处理上，电镀中工艺中物体须经过几个工艺槽后金属层才 能采用附着在表面上。其中一个最初的工艺称为酸洗，在这个工艺中，钢和铜等材料被浸在酸液或苛性碱 溶液中以去掉表面杂质或形成的氧化层。 蒸汽盘管选型 计算出了需要的热量(见前一节)，并且知道了盘管中蒸汽的压力和温度后，就可以用公式2.5.3计算出 需要的换热面积： Q = UA∆T 公式2.5.3 计算时换热面与盘管的表面积相等，因此，可以得到近似的盘管尺寸。 确定‘U’值 为了计算换热面积，必须先选择总的换热系数U，这个系数与两种流体的热力性质和输送特性以及其 它的条件均有相当的关系。 盘管加热会在产品一侧产生热边界层，大空间流体的表面和内部之间存在温度梯度，如果温差非常大， 那么自然对流换热就会很明显，于是换热系数就比较大。 强制循环（类似搅动）会引起强制对流提高换热系数，对流主要取决于流体的运动，流体的黏度（随 温度而不同）对热边界层的影响也很重要。 额外的变化还会出现在盘管的蒸汽侧，尤其对长距离的管道而言更是如此。在盘管的进口，蒸汽通 常流速较高，含水量相对较少。但是，随着蒸汽在盘管内前进，蒸汽流速会越来越低，而且盘管内会部分 地充满水。在很长的盘管中，例如那些远航的油轮或大的储油罐中，经常发现盘管内的压降非常显著。这 时，盘管平均温度经常采用的是大约为进口蒸汽压力的75%的饱和蒸汽温度。在一些极端的例子中，平均 压力可能会低于进汽压力的40%。 另一个变量是盘管自身的材料。尽管盘管本身材料的导热性能差别很大，但由于总的传热效果很大程度 上受到热阻层的影响，因此盘管的导热性能对传热效果的影响相对较小。表2.10.1给出的是不同条件下的浸 没式蒸汽盘管典型的传热系数。2 bar g和6 bar g的蒸汽压力之间的“U”值可以根据插值得到。 表2.10.1中显示的数据范围说明了要得到最终额定的“U”值非常困难。通常在选择这些数据的时候， 如果使用的蒸汽比较干燥清洁、盘管小并且疏水良好时选择较高的换热系数；当蒸汽品质较差、盘管长并且 疏水不好时选择较低的值。推荐的总的传热系数适用于典型的工况和装置，这些推荐值主要由经验得来，已 经考虑了一定的安全余量，可用来进行盘管选型。 当用于其它流体而不是水的情况下，传热系数会因黏度的变化而变化较大。表2.10.2列出了一些常见 流体的换热系数，表2.10.3给出不同口径管道单位长度的表面积。 2.10.2