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化工企業蒸汽耗量如何計算？

2024-12-25

一、確定設備蒸汽耗量的方法
 
一般確定工廠的蒸汽用量有三種方法：
1、計算：利用傳熱相關公式來分析計算，因為傳熱的影響因素很多，可能有很多未知的變量，所以計算出來的結果不一定非常精確，不過這個計算精度對于大多數的應用來說已經足夠了。
蒸汽流量（kg/h）=熱負荷kw×3600/工作壓力下的hfg
2、計量：使用流量計直接計量，但是這僅僅局限于已投入使用的設備。
3、額定熱功率：根據設備廠商銘牌上的額定熱功率，就可以很簡單的轉換計算出蒸汽耗量，不過這個只是理想狀態的最大蒸汽耗量，與實際耗量還是有一定差距。
蒸汽的熱量組成包括水的焓值和蒸發的焓值，水的焓值一般用hf表示，蒸發的焓值一般用hfg表示，總能量一般用hg表示，那么就有hg=hf+hfg
蒸汽具有容易獲得，易于輸送和控制的特點而被廣泛應用，其中重要的一點就是可獲得蒸汽的熱量值與溫度和壓力是一一對應的，可以方便的只補償一個值然后通過查詢蒸汽參數表即可，如下所示：
圖片
 
二、幾種常用設備的蒸汽流量的計算
 
1、流體儲存式加熱器--間歇性生產
Q=CpMΔT/rt
其中Cp--物料的比熱容，如水的比熱容=1，
M—儲存物料的質量（kg），
ΔT--升溫溫差（℃），
r—工作壓力下蒸汽的蒸發熱焓值（kcal/kg）
t--加熱時間（小時）。
例1儲油罐加熱，蒸汽壓力4Barg，要求24小時內將2,000T油，從常溫升到60℃，計算蒸汽用量。
解：首先查蒸汽表，4Barg蒸汽的蒸發熱焓值r=503.9 kcal/kg，ΔT=60-20=40℃，油的比熱容大約0.9，
Q= CpMΔT/rt=0.9*2,000,000*(60-20) / (503.9*24)=5,953.6kg/h
 
2、連續流動流體加熱器-連續性生產
Q=CpMΔT/r
其中Cp--物料的比熱容，如水的比熱容=1
M--物料的質量流量（kg/h），
ΔT--升溫溫差（℃），
r--工作壓力下蒸汽的蒸發熱焓值（kcal/kg）
例2管殼式換熱器，蒸汽壓力6Barg，水量為20t/h，循環利用。溫升大約5℃，計算蒸汽消耗量。
解：首先查蒸汽表，查出6Barg蒸汽的蒸發熱焓值r=494 kcal/kg，ΔT=5℃
Q=CpMΔT/rt=1*20,000*5/494=202kg/h
 
3、空氣烘干類設備（空氣加熱機組，加熱熱風）-連續性生產
技術參數：蒸汽壓力3barg，查出熱焓值hfg為2133KJ/kg，空氣流量(風量)為10000 m³/h，溫度從30℃加熱到120℃，熱負荷為335KW。
A、計算蒸汽耗量（公式1）：
蒸汽流量Q(kg/h) =V*ΔT* Cp / hfg
Q=蒸汽流量(kg/h)；
V =空氣體積流量(m³/h)；
ΔT=溫升(℃)；
cp =常壓下的空氣比熱容(kJ/(m³·℃)=1.3；
hfg =工作壓力下的蒸汽蒸發焓(kJ/kg)。
Q=10,000*(120-30)*1.3/2,133=548kg/h
B、計算蒸汽耗量（公式2）：
蒸汽流量Q(kg/h) =熱負荷（功率）*3600 / hfg
Q=335*3,600/2,133=565kg/h
 
4、盤管和夾套加熱--連續性生產
Q(w)=UAΔT
Q(kg/h)=Q(w)*3.6/hfg
U—換熱系數，W/(m².℃)
A—換熱面積m²，
ΔT =溫升(℃)
hfg—蒸汽熱焓值kJ/kg
其中U值因物料和盤管材質不同而不同。
 
5、工業箱體類或滾筒類濕物料干燥設備--連續性生產
Q=蒸汽流量 (kg/h)；
Mw=濕布的產量(kg/h)；
Md=干布的產量(kg/h)；
（注意：一般工廠只能給出濕物料或干物料的其中一個質量流量，進料的含水比例和出料的含水比例，我們需要據此算出實際的物料質量流量）
T?=物料離開機器的溫度(℃)；
T?=物料進入機器的溫度(℃)；
hfg =烘筒中蒸汽的蒸發焓(kJ/kg)；
以上公式中的系數根據經驗取以下常數：
1.5 =烘筒干燥設備的平均系數；
2590 =平均加熱水焓+蒸發掉水分的蒸發焓=4.19*(100-20)+2256=2590；
（這個數據是指在大氣壓下蒸發，且假設物料初始溫度為20℃，若負壓下蒸發，小于2590）
1.26 =物料的平均比熱容。KJ/kg.K
 
6、蒸汽直接噴射加熱--連續性生產，直接加熱
應用最廣泛的是鍋爐給水箱加熱。之所以選擇這種方式主要是它簡單，不需要換熱面或蒸汽疏水閥，而且不用考慮冷凝水回收系統。
蒸汽耗量計算：Ms=Q/[hg- cp*T]
Ms-平均蒸汽流量 (kg /s)；
Q-平均換熱功率 (kw)；Q= CpM△T/t
hg-蒸汽總焓(kJ/kg)；一定要取控制閥前端的壓力
T-水的最終加熱溫度 (℃)；
cp-水的比熱 (kJ / (kg·℃)。
△T-水的溫差 (℃)；
t-時間(s)

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