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标题: 求助计算盘管加热储罐的水要用多长时间的问题 [打印本页]
作者: 核级电压    时间: 2023-11-24 17:39
标题: 求助计算盘管加热储罐的水要用多长时间的问题
有一个储水罐，里面是盘管加热，盘管直径再接出储罐外通过疏水阀排放到外面。
& h9 @* o' m3 |" C! p; j已知饱和蒸汽表压0.6Mpa，温度165℃；蒸汽管子内径45mm，长50米，即换热面积7㎡；加热的储罐内的水共2000kg，温度从50℃升到100摄氏度；通过查表得水比热容CP=4.2kj/(kg·℃)，盘管传热系数U=1100w/m2·℃。储罐整体做保温不考虑热损失。
& Y% S/ K7 y6 U3 v' u问水从50℃加热到100℃要多长时间？2 U) y2 ]* t  M) z5 O) Q# n
如果算50-100℃要用到盘管面积，这样的话会算；但是反过来算时间就不会了，查了很多资料也没搞明白，麻烦各位求解
3 ~3 x# s/ n$ b- \$ n( Z+ J% T2 J9 F! h9 @
作者: 博越    时间: 2023-11-24 20:38
我算了一下大概是18分钟
作者: 博越    时间: 2023-11-24 20:41
[attach]555061[/attach]可能不对你最好自己再找方法计算一下
( z) L. G* j" o4 l
作者: 博越    时间: 2023-11-25 08:02
最好把加热功率发一下
. I* l+ W) h2 \3 g* ^0 d% J8 g- e& a7 U
作者: 闲着难受    时间: 2023-11-25 08:35
传热系数是咋计算的
作者: yddbs    时间: 2023-11-25 08:58
加热成100℃的水还是100℃的水蒸气
作者: 喂我袋盐    时间: 2023-11-25 13:46
博越 发表于 2023-11-25 08:02. X4 `  H- a: N" T2 X- g+ ]
最好把加热功率发一下
& d! `2 |0 O9 b2 H) T
预制菜，先冷后热。如果懂炉子加热的应用，搞制冷应该一样的原理吧，搞懂压缩机即可？& C/ J& L0 g- `& d
作者: 闲着难受    时间: 2023-11-25 13:56
博越 发表于 2023-11-24 20:38
$ b& U7 k: k# \" H, O: L9 _6 Z我算了一下大概是18分钟

6 K5 ], B' y, o6 w4 X4 W1 _: g  X有计算过程吗
* C' D; T% h4 G0 j/ y" N& _
作者: 博越    时间: 2023-11-25 15:06
喂我袋盐 发表于 2023-11-25 13:46
) s. A5 l# K* U预制菜，先冷后热。如果懂炉子加热的应用，搞制冷应该一样的原理吧，搞懂压缩机即可？

8 ]- }- v( {# U# X% z1 ]# C大差不差一个是加热器件，换成一个冷凝器件都一样( P/ x: s) G/ k; b2 b; d8 }0 o
作者: Lean_2017.feng    时间: 2023-11-25 15:07
分析计算前明确几个单位的含义：W是功率单位(1J/s)，J是热量单位+ u; R' Q' b! N% r; q

# \' {3 A8 q, L6 ]8 P2 ?' A换热过程主要是，蒸汽冷凝，水升温。
6 X6 f: ]- j" _! N( {7 B; c4 Q4 c" ?1 I) C) l
即，蒸汽温度下降释放热量，水升温吸收热量。4 B4 D) M9 O: ]' r! \$ d4 p5 y# d

- i0 y4 r2 ]2 y1 f- Z% z7 T% ^) O; g按照，给定的传热系数1100W/m2.℃，计算实际传热功率=1100*7*温度差
8 S  g) P* Q4 [( u/ g8 V7 _9 `5 I- F/ E& @
温度差=热源定性温度-冷源定性温度，（定性温度有多种计算方法，概算可直接取其进出温度的平均值）
4 D5 T0 a5 t8 N那么：温度差=（蒸汽初始温度+蒸汽出口温度）/2  - （水初始温度+水终止温度）/2! x1 `4 J3 x5 ^4 L/ ^
4 m# t" U4 x- u3 T+ a/ `; [! S4 V
但是，已知中没有蒸汽出口温度，假定蒸汽仅仅是潜热释放供热，那么其出口温度还是165℃* W7 G8 c; v# I8 w9 T/ r2 G/ z) P
5 H8 C( Q6 |$ i  Z1 |
那么，温度差=165 -（50+100）/2=90℃
+ j  Y0 b) j8 O0 r7 s# i( O
' |6 S! Z  `* ^则，加热功率=1100*7*90=693kW
" d) E6 ]$ U/ n0 G1 f8 y5 [, q! O8 Z* [/ L8 I! R" N' R) |" C/ x4 W, F
加热时间（s)= 总需热 / 加热功率 = 4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100 -50) / 693 kW = 603.17...(S) = 10.05 分钟
& P! Q/ z% s- d: T
/ C5 J, m* u6 Z' i6 P% @  R- ^4 u. R8 R7 t* M! h( w# j
- W% s3 M9 K7 v. U4 E4 M

  `! b/ ~6 V5 D, f. k- ]- s8 o0 \6 n$ x3 ]
作者: 喂我袋盐    时间: 2023-11-25 19:16
博越 发表于 2023-11-25 15:06. {- ~3 A. K+ U+ J
大差不差一个是加热器件，换成一个冷凝器件都一样

$ t7 }1 y& Z+ H& \* S3 B' P( T应该是冰火两重天，一边冷藏，一边加热；5 v9 N% }" |8 ^# d$ e2 a- _6 _( q
作者: 核级电压    时间: 2023-11-25 22:45
博越 发表于 2023-11-25 08:02% @  i# |  \" g( @3 S; b& M
最好把加热功率发一下

2 d4 L# E# D* }5 h) @' R4 J加热功率没有哦，接入储罐盘管的是蒸汽，应该不用加热功率吧
. z" t2 @9 d5 K6 O9 E6 t
作者: 核级电压    时间: 2023-11-25 22:46
本帖最后由 核级电压 于 2023-11-25 22:55 编辑
9 N& i9 C- ?$ d# g! M
闲着难受 发表于 2023-11-25 08:35
  C( o. s. Q5 K2 w% G+ x$ ?$ p传热系数是咋计算的
! Z' \& Z: A6 f  V
我是查斯派莎克的手册资料的《蒸汽与冷凝水系统手册》[attach]555093[/attach]
! a( |9 O- d; t) S  n! l“高压盘管。。。”这列
1 B  |+ I+ v$ {0 ?' t
作者: 核级电压    时间: 2023-11-25 23:08
博越 发表于 2023-11-24 20:41. `" C- j2 P; f# h
可能不对你最好自己再找方法计算一下

* y# ~/ @& S+ X/ n9 g" O4 ^非常感谢！！不过这样计算不就和蒸汽温度没有关系了吗，蒸汽温度高低都不影响换热，不太合理
3 u8 _7 V% q% X“7700×50”这步的“50（△T）”应该是有问题的，这个△T应该是10楼说的90℃
, ]8 _. w( A6 \3 h2 p. N' E. D1 k- U
% E: Q' \/ w4 b: b& A" i  x! Q, A7 A/ r5 f5 p* {7 ^
作者: 核级电压    时间: 2023-11-25 23:58
Lean_2017.feng 发表于 2023-11-25 15:07( N, _" k& k7 ?9 O, ]$ z
分析计算前明确几个单位的含义：W是功率单位(1J/s)，J是热量单位
% v' n' |, [+ L  ~! u3 u5 Q
) r& S3 m2 ^0 X( @换热过程主要是，蒸汽冷凝，水升温。

# I7 }# ^) H' M" A" S非常感谢！！！非常详细，我对比了一下资料这样算应该是对的。不过有个不明白的地方：温度差计算时，为什么假定仅仅潜热释放供热，而不是潜热 和 165℃的冷凝水降温至100℃的热量  一起释放供热？这样出口温度是100度，温度差是 （165+100）/2-(100+50)/2=57.5了；这样的物理意义是：蒸汽潜热释放完后，水还没加热到100℃，此时165℃冷凝水继续换热直至冷凝水降至100℃，换热结束。7 Z3 w" M" k5 u1 X9 p

/ y: P8 J! z' I% B: [8 d) x关于“温度差”，其实我也一直搞不懂该怎样取值；因为在实际生产中，一般只有确定的进口蒸汽温度这些参数，蒸汽出口温度一直不知道怎么计算。
+ U0 k' p9 G, l0 {' n
作者: 702736    时间: 2023-11-26 08:34
核级电压 发表于 2023-11-25 23:58
2 S% \0 j+ X6 U) z非常感谢！！！非常详细，我对比了一下资料这样算应该是对的。不过有个不明白的地方：温度差计算时， ...
( ]2 D& X/ G& p2 A  E6 ]- k4 {0 k; o
由于是疏水阀出口，出口管温度是100度，那里面的管子可以认为平均是132.5度。
# v6 N+ Z. T+ T. @. b初始温度是50度，最后是100度水，平均是75度。0 |/ j/ u7 @+ w: a) o8 a; ^
这样就可以算出平均加热功率了，再计算出水体和罐体的热容量，再算出所需时间就可吧: d, x, o, f& F! P0 ]
作者: Lean_2017.feng    时间: 2023-11-26 10:08
核级电压 发表于 2023-11-25 23:58& ~  L" [  z* S4 o
非常感谢！！！非常详细，我对比了一下资料这样算应该是对的。不过有个不明白的地方：温度差计算时， ...
3 S! y' V6 R# P% Z; o" q7 c
关于换热或传热问题，建议看看传热学的教科书，或者直接看GB的换热器规范。4 \4 i* S/ Q" h) K
) D( Z* f* |- U+ V

/ v' ~6 ~1 H: o4 o换热中的起点一般是冷热流体的流量（一般为质量流量）、进出口温度的选定，主要确定的是稳态热平衡。
  o0 O0 K% ~7 c& _7 {9 s; _' a; c: {
对于一般换热，主要都是对流换热，为了提高换热强度，提高温差、总传热系数是重点。! X! n$ o( T) n+ L4 U
' c! x+ i7 e) I. E
总传热系数受到流通状态、流动型式等影响（主要是流通截面型式、流速、粘度等）。
7 H- m2 Y1 V  W' P4 H
; t, [! y% \' R+ U! a. @: l7 O% g9 Y( }
回到利用蒸汽热的问题：8 T/ w3 \7 P+ |9 u' f8 f
1. 对于设备使用者，上面问题不用考虑，直接按照设备使用说明即可；9 l2 L4 B' c' }! y2 W& j
2. 对于设备设计者，上面问题需要通盘整体考虑和计算。6 j, k. p) ]) r. o1 E# e
* c2 r. x2 m: x. f

& T7 a4 F2 W; J" ]9 E3 R4 q9 y蒸汽（饱和蒸汽、饱和干蒸汽等有差异）热源为什么一般说是用潜热，原因很直接，潜热大：
6 l& p" ~; c/ a* `0 |3 N4 p温度  ℃                          压力 bar                     密度 kg/m3                    焓 kJ/kg                    熵 kJ/kg.℃                粘度   uPa.s
' s- ^0 u0 ?; [% S* g1 ?
; T4 A% C/ f. u165 （饱和干蒸汽）      7.00934                      3.67066                         2762.81                    6.70661                       14.5091. R  F' U! P$ e( x0 A! _, Y! _! V1 {
100 （蒸汽）                7.00934(在此压力下)  0.001（m3/kg容积）       419.617                  1.03674                      281.903, n; M& T! Z& h/ f& h
100   (水)                      1.01418                      958.349                           419.166                  1.30721                      281.742
, u6 o) A6 Q& L$ p! x8 \$ n% T1 e5 ]! y+ S8 Y
" j+ q4 a9 G; y9 l8 X% g
看上述数据，考虑到保持传热系数的目的，应该一致保持气态，将液化的水排出。
' b3 J2 ?% ~0 a! ?" X/ W3 o& p4 h7 s  K9 Y
其实，一般蒸汽夹套换热中，热源中的热的70%被利用了，30%被凝结水带走（通常是回到加热装置循环利用了）。1 \* k9 \; N) o$ @
: s3 ^& @3 i6 @7 N. ]9 @5 q

* ?, W4 B' v& K8 A
2 K& R0 b  ^( o; O7 r& Q+ e# N( L6 E& t9 I
作者: 核级电压    时间: 2023-11-27 10:30
Lean_2017.feng 发表于 2023-11-26 10:08( K& H- D$ O6 E! n) v( R/ t
关于换热或传热问题，建议看看传热学的教科书，或者直接看GB的换热器规范。
: b( _. n. V5 S
好的，谢谢！
" \+ t$ c# g* W; o! V; b* A  ~  ]
作者: 核级电压    时间: 2023-11-27 10:47
Lean_2017.feng 发表于 2023-11-26 10:08& t) _  b5 C# A, C% m" U2 S
关于换热或传热问题，建议看看传热学的教科书，或者直接看GB的换热器规范。
# T- g2 M& l: ]" k- P
还有个问题，按照上面的计算；
) T5 C$ ^+ M  c* ?' E- B; `水总需热=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;
* I, A1 R6 {/ b8 K* P  C蒸汽在这个温度和压力下潜热=2066KJ/kg;, ~- P8 W4 _9 {; }
总需蒸汽量=418000/2066=202.32kg;
3 ]7 E, C8 n6 s# A
  l& [( k/ A7 V5 K按照上面计算的加热时间10.05min，换算小时=0.1675h；1 c# F4 y+ i0 D  T0 T' J- Q  {
那么蒸汽质量流量=202.32/0.1675=1207.9kg/h;
0 {* \4 e2 ~' c* E# ?
( x! l. ?" n& \[attach]555140[/attach]" p/ i. d4 R" n" ]
查蒸汽压力管径流速表可以看到，0.6Mpa下45mm管径推荐流量最大才约800kg/h，$ [5 b& h. G1 q1 l: ]7 o  ~
这样是不是不太合理？
4 i% q; t4 N- j* Y
作者: Lean_2017.feng    时间: 2023-11-27 15:42
核级电压 发表于 2023-11-27 10:47& C+ Q# o0 X; P1 F+ k4 j- T! O
还有个问题，按照上面的计算；9 c+ X/ c+ L/ n% T
水总需热=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;; q/ z4 d7 r# {/ D9 F
蒸汽在 ...

* k( V! O) j9 y! }% V* C- [3 y, z单独看这个问题，计算逻辑没有问题。1 L+ T8 C, }7 y+ X' ~+ D3 e. @* E

' N* V- E% W* V& p0 s关于具体的计算，建议手算一下，然后综合考虑下，准备用这个结果去评价什么，或者说这个结果的含义到底是什么。3 M. l. F4 \& ?* u0 D( `0 q

4 l7 m% P. Y& w% {: q; a0 {: y3 D; ^
先简单算下：2 X  f5 [; N! ~2 Z8 Z) h# ^
按流量1207.9 kg/h = 0.3356 kg/s ,50m管长：
$ j9 \% [1 ^% P( t+ f2 ~
* ^  x+ X4 T4 a2 q/ Z# g0 i
  M2 R" I) ?% C5 x' D1.5' 标准壁厚管，内径40.9mm，推出 流速=69.4m/s，压损=332.86kPa/100m             (按照手册推荐的流速，压损    均超标)% m6 d) M" D; L' S- d( ?) i1 ?# {
2'    标准壁厚管，内径52.5mm，推出 流速=42.2m/s，压损=  94.75kPa/100m             (按照手册推荐的流速，压损    均超标)/ u5 _* C8 O4 t

+ Z* T8 U3 i( O6 {' [' F2 b' d( I& t% C: C. W2 u. C$ j7 D
如果流量按800 kg/h = 0.2223 kg/s   [8 b$ D% y- x8 s1 s' q/ l

8 b6 o$ ?" l" b) b1 I1.5' 标准壁厚管，内径40.9mm，推出 流速=46.0m/s，压损=150.44kPa/100m             (按照手册推荐的流速，压损    均超标), f, u) D( u: }+ q

; J9 `9 Z! R; q* J; S7 k2'    标准壁厚管，内径52.5mm，推出 流速=28.0m/s，压损=  43.24kPa/100m             (按照手册推荐的流速，压损    均合适)  \3 g! B: x# S% q

6 ?4 u. v8 p3 J! d0 v; i
5 ?+ j6 i( J: u( w仅看这些数据，然后和手册对比，那结果是不合适的。
1 Y+ c& A+ o8 y. o5 J, y7 y: g. f/ N. t# n0 Z% {6 X7 C' u
但是，如果就有设备被要求和允许运行在这样的数据下，也是被允许的。因为可能设计使用工况允许（这里的工况，不仅指存粹的设计，还包含可能的经济因素等等）。
% q7 F+ \8 M# Y5 x5 N' a7 \0 S仅就一个点去探讨，一般意义不大。/ Y/ y& I. t: z7 f1 [4 f7 A' w

% ~6 K! s, [1 E, H/ Z* G' j8 x* j2 n' I8 X% h! e

( L0 s. Y; b' ^# V2 A2 f& R就个人而言，仅仅谈谈流量、流速、压损相关问题的话：
4 `& [. g8 q$ ]* o' x4 U定管径时，流速越大，流量越大，压损当然越大，简单看其结果有好坏两方面，好的一面是换热系数会提高，坏的一面则是输送成本上升。# f  S/ U4 f' T8 `

; k: q0 c5 z. E& \% Y所以，数据合不合理是一回事，能不能接受是另一回事。
' Y  k5 q+ T3 F! a+ K/ X$ s; j" ]  X& R1 l# V1 w, s! l: l, Y7 `
最后，对于工程问题，通常是针对不同的侧重点，采用不同的数据（也就是设计）。能完全实现，则真的具有核心竞争力。
; O1 w3 {: h% C0 }2 m' O( f8 K
6 E/ n; ~2 t. _$ Z9 |0 X- X' c5 l. a

3 T# p7 }1 w" ?. S1 @
% S9 [0 M& k( C& {2 p3 Y
作者: 核级电压    时间: 2023-12-8 08:59
Lean_2017.feng 发表于 2023-11-27 15:42
3 O  _+ [; O# U+ H单独看这个问题，计算逻辑没有问题。, e5 N9 |- f/ \( n( ^4 Y3 z1 _
8 s% m$ \7 p7 ~  Z) R
关于具体的计算，建议手算一下，然后综合考虑下，准备用这个结果 ...
" _, S5 F2 ?, j5 e4 m2 O
好的，谢谢！
+ ]7 P9 M4 F2 i4 e# U6 \



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