Расходомер пара. Промышленный учет пара на производстве

НАСЫЩЕННЫЙ И ПЕРЕГРЕТЫЙ ПАР, ОБЩИЕ ВОПРОСЫ, АСПЕКТЫ И ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА

Учет пара — непростая задача, прежде всего, из-за его высокой температуры и давления. При этом температура насыщенного и перегретого пара влияет на другие параметры измеряемой среды

Например, когда степень сухости насыщенного пара падает ниже 70%, вследствие изменения параметров рабочего процесса, среда становится двухфазной.

Причины могут быть в повреждении теплоизоляции трубопровода или в превышении требуемого размера диаметра трубы. Это ведет к снижению температуры или давления.

Еще один фактор – коррозия и накипь, которые способствуют появлению в потоке механических включений. Кроме того, вероятно возникновение термоударов и гидроударов. Следовательно, средство измерения должно быть рассчитано на высокие перегрузки. В соответствии с требованиями нормативных документов по измерению пара расходомер должен иметь возможность коррекции показаний по температуре и давлению.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ МЕТОДИКИ И НОРМАТИВЫ

При всем разнообразии существующих методов измерения, выбор расходомеров для учета пара ограничен. В данной статье предлагаем рассмотреть два основных способа – с помощью сужающих устройств и вихревых расходомеров.

Первый метод предусматривает установку в трубопроводе сужающего устройства (СУ). Преимущественно в качестве СУ используются диафрагмы, но также возможно применение сопел, труб Вентури и других местных гидравлических сопротивлений.

При прохождении потока через диафрагму характер его течения меняется. Непосредственно перед сужающим устройством давление среды возрастает, а после него – снижается. Чем больше разница давления до диафрагмы и после неё, тем выше расход. 

Давление среды, а также его перепад на сужающем устройстве измеряют методами и СИ, соответствующими требованиям ГОСТ 8.586.5. Учет пара данным методом также регламентируется ГОСТ Р 8.586.1 – 2005, в котором, в частности, прописано, что по условиям применения стандартных сужающих устройств, контролируемая среда должна быть однофазной и однородной по физическим свойствам (п. 6.2.2), а её расход должен быть постоянным или медленно изменяющимся во времени. (п. 6.3.1)

Второй метод с помощью вихревых расходомеров основан на эффекте фон Кармана. За телом обтекания по обеим его сторонам в потоке происходит поочередное образование вихрей. Частота вихреобразования пропорциональна скорости потока. Измерив пульсацию давления, возникающего в потоке вихрей за телом обтекания, возможно узнать расход.

При учете пара вихревыми расходомерами, помимо расхода в рабочих условиях, также необходимо дополнительно измерять давление и температуру среды. Измеренные параметры поступают в тепловычислитель, который рассчитывает значение массы пара либо тепловой энергии.

Отметим, что для измерения массы насыщенного пара достаточно только одного внешнего датчика на выбор, поскольку определенное значение давления соответствует значению температуры.

Таблица температуры и давления насыщенных паров здесь

Алгоритмы расчета теплофизических свойств пара прописаны в методике Государственной службы стандартных справочных данных ГСССД МР 147-2008.

Как правило, в составе средств измерения указанные выше алгоритмы являются принадлежностью вычислителя или контроллера. Однако, применительно к вихревым расходомерам торговой марки «ЭМИС», такие алгоритмы являются составной частью программного обеспечения электронного блока вторичного преобразователя самого счетчика – расходомера.

В соответствии с данными алгоритмами «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» самостоятельно осуществляет коррекцию и вычисления, благодаря возможностям электронного блока с функцией вычислителя («ВВ»), предусматривающего подключение внешних датчиков давления и температуры.

Прибор рассчитывает следующие параметры: мгновенный и массовый расход пара, его плотность, энтальпию и накопленную энергию.

Таблица: Параметры алгоритмов расчета

При этом важно отметить, что при поверке функции «ВВ» расходомера в момент его выпуска из производства данная процедура должна осуществляться с применением датчика давления и температуры.

Помимо встроенных аттестованных алгоритмов, в соответствие с ГСССД, в числе преимуществ вихревых расходомеров также следующие возможности:

-удаленная передача данных, в том числе беспроводная;
-цифровая фильтрация сигнала;
-имитационная поверка без снятия с трубопровода;
-бесплатное фирменное сервисное и диагностическое ПО «ЭМИС»-Интегратор».

Вместе с тем необходимо заметить, что при требовании или желании заказчика может поставляться узел учета тепловой энергии «ЭМИС-Эско 2210», в состав которого также будет входить вычислитель, как отдельное средство СИ.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПАРА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Учитывая тот факт, что зачастую значение расхода пара изменяется, в зависимости от объемов производства и других факторов, существенную роль играет диапазон измерений. У вихревого расходомера этот показатель составляет от 1:20 до 1:40. Если же в качестве средства измерения используется сужающее устройство, то в комплектации с интеллектуальными датчиками давления его динамический диапазон с приемлемой для заказчика погрешностью будет в пределах 1:10. При этом стоимость комплекса будет сопоставима с вихревыми расходомерами.

Еще один важный момент, который надо учесть, это максимальная температура пара, которая может быть от +100 до +600 градусов. Расходомеры перепада давления способны работать во всем обозначенном диапазоне, предел для вихревых расходомеров составляет +450 градусов.

При этом прибор имеет конструктивные особенности и исполнения: перфорированную стойку, которая не допускает перегрева преобразователя, а также два датчика пульсации давления, расположенных за телом обтекания по обе стороны от него без выступления в проточную часть. Эти датчики также содержат пьезоэлементы, которые преобразуют пульсации давления в электрические сигналы.

Что касается температуры окружающей среды, то для вихревых расходомеров допускается эксплуатация при -60 градусах, в то время как в неотапливаемом помещении комплексы учета на сужающем устройстве требуют повышенного внимания: обеспечения подогрева и продувки импульсных линий во избежание их замерзания.

УЗЛЫ УЧЕТА ПАРА НА БАЗЕ ДИАФРАГМЫ

В 2020 году в продуктовой линейке компании «ЭМИС» ожидается появление измерительных комплексов на базе сужающих устройств, в качестве которых используется диафрагма, что стало закономерным шагом в связи с запуском в 2018 году производства интеллектуальных датчиков давления «ЭМИС»-БАР». Их основная приведенная погрешность составляет от ±0,04 %, что позволяет осуществлять учет методом перепада давления с требуемой точностью.

По запросу заказчиков, компания «ЭМИС» готова поставлять полностью укомплектованные комплексы, включающие диафрагму, интеллектуальные датчики абсолютного и дифференциального давления «ЭМИС»-БАР», термопреобразователь, откалиброванные прямолинейные участки, фланцы, импульсные трубки, клапанные блоки, конденсационные и уравнительные сосуды и другие комплектующие для монтажа.

Узлы учета пара на базе вихревых расходомеров.

Как уже говорилось ранее, для измерения пара компания «ЭМИС» по требованию или желанию заказчика может поставлять измерительные комплексы «ЭМИС-Эско 2210» как средство измерения (внесены в Госреестр СИ под №72830-18), в состав которых входят: вихревой расходомер «ЭМИС»-ВИХРЬ 200», датчик давления «ЭМИС»-БАР», тепловычислитель и первичный преобразователь температуры утвержденного типа.

При использовании узла учета «ЭМИС-Эско 2210», в составе которого имеется контроллер, сохраняются ранее перечисленные преимущества вихревых расходомеров, но при этом появляются и дополнительные:

• архив глубиной не менее: часового – 60 суток, суточного – 6 месяцев, месячного– 36 месяцев;
• часы реального времени;
• соответствие Правилам коммерческого учета тепловой энергии, теплоносителя, утвержденным Постановлением Правительства РФ от  18. 11.2013 №1034 (далее Правила).

Наилучшим подтверждением надежности измерений с использованием вихревых расходомеров является многолетний опыт эксплуатации. В частности, расходомеры «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» уже более 10 лет безотказно выполняют задачи по учету теплоносителей на предприятии «Магнезит». В своём отзыве заказчик отмечает, что с 2010 года по настоящее время для учета перегретого пара используются три измерительных узла на базе приборов «ЭМИС»-ВИХРЬ 200». Замечаний по их работе не выявлено. В процессе эксплуатации расходомеры показали себя надежным средством измерения, полностью соответствующим заявленным производителем параметрам.

Положительные отзывы поступили от многих заказчиков, в числе которых также специалисты «Уральского электрохимического комбината», входящего в госкорпорацию «Росатом»:

«Службой Главного энергетика АО «УЭХК» более 10 лет на коммерческих узлах учета пара используются преобразователи расхода вихревые «ЭМИС»-ВИХРЬ 200» Ду – 25, 50, 150. Приборы установлены как в помещениях, так и на улице. Общее количество – 14 штук. За время эксплуатации замечаний к их работе не зафиксировано, отрицательных результатов поверки не отмечено».

УЗЛЫ УЧЕТА АИП НА БАЗЕ «ЭМИС»-ВИХРЬ 200″ И ДИАФРАГМЫ

Обратная связь от заказчиков и их пожелания зачастую становятся стимулом к поиску новых задач измерения расхода. Так по запросу одной из нефтедобывающих компаний в 2011 году инженерный центр ЗАО «ЭМИС» первым в России разработал и запатентовал узел учета пара с автономным источником питания.

Измерительный комплекс запитывается от теплогенератора (ТЭГ), тепловая энергия преобразуется в электрическую, а показатели измеряемых параметров передаются оператору по GSM-каналу.

Принцип действия ТЭГ основан на эффекте Пельтье. Генератор устанавливается на трубопроводе ниже по потоку после расходомера, датчиков давления и температуры. Питание с ТЭГ посредством специального преобразователя напряжения передается на измерительные приборы, расположенные в шкафу. Сигналы с них поступают на расчетно-измерительный преобразователь или в электронный блок вихревого расходомера, который осуществляет вычисления и архивирует результаты. Также он обеспечивает связь с ПК для конфигурирования и передачи любых измеренных параметров по каналам связи общего пользования GSM/GPRS с помощью контроллера.

По желанию заказчиков термоэлектрический генератор может быть применен в качестве автономного источника питания и для узла учета на базе диафрагмы. Сигналы с датчиков давления и температуры будут поступать на вычислитель, далее при помощи передающего контроллера измеренные и вычисленные значения будут передаваться в сеть по GSM/GPRS/.

ЗАО «ЭМИС», предлагая различные варианты технических решений по учету пара, стремится максимально удовлетворить все требования и пожелания Заказчика, руководствуясь при этом основными принципами:

• целесообразности применения конкретного технического решения;
• экономической выгоды Заказчика;
• промышленной безопасности при эксплуатации.

Если у вас остались вопросы по работе расходомеров или узлов учета, вы можете задать свой вопрос инженерам компании “ЭМИС”:

ЗАДАТЬ ВОПРОС

Производитель расходомеров: ЗАО «ЭМИС»

• Продукция
• Опыт эксплуатации
• Сервис
• Документация
• Пресс-центр
• О компании
• Контакты

• Меню
  • Продукция
    • Датчики давления
    • Ротаметры
    • Ротационные счётчики газа
    • Массовые кориолисовые расходомеры
    • Вихревые расходомеры
    • Счетчики количества жидкости
    • Сигнализаторы уровня
    • Электромагнитные счетчики, расходомеры
    • Крыльчатые расходомеры
    • Теплосчетчики
    • Узлы учета
    • Мобильные комплексы учета
    • Скважинные расходомеры
    • Реле потока жидкости и газа
    • Контроллеры и вычислители
    • Термоэлектрогенераторы
    • Сопутствующее оборудование
    • Функциональная аппаратура
  • Опыт эксплуатации
  • Сервис
    • Сервис и ремонт
    • Обследование объекта
    • Шеф-монтаж и пусконаладка
    • Ремонт на объекте
    • Услуги поверки
    • Часто задаваемые технические вопросы
  • Документация
  • Пресс-центр
  • О компании
    • О компании
    • Сертификаты и патенты
    • Оферта
    • Вакансии
    • Отзывы предприятий
    • Финансовые инструменты
    • Фотогалерея
  • Контакты
• Продукция
  • Датчики давления
  • Ротаметры
  • Ротационные счётчики газа
  • Массовые кориолисовые расходомеры
  • Вихревые расходомеры
  • Счетчики количества жидкости
  • Сигнализаторы уровня
  • Электромагнитные счетчики, расходомеры
  • Крыльчатые расходомеры
  • Теплосчетчики
  • Узлы учета
  • Мобильные комплексы учета
  • Скважинные расходомеры
  • Реле потока жидкости и газа
  • Контроллеры и вычислители
  • Термоэлектрогенераторы
  • Сопутствующее оборудование
  • Функциональная аппаратура
• Опыт эксплуатации
• Сервис
  • Сервис и ремонт
  • Обследование объекта
  • Шеф-монтаж и пусконаладка
  • Ремонт на объекте
  • Услуги поверки
  • Часто задаваемые технические вопросы
• Документация
• Пресс-центр
• О компании
  • О компании
  • Сертификаты и патенты
  • Оферта
  • Вакансии
  • Отзывы предприятий
  • Финансовые инструменты
  • Фотогалерея
• Контакты
• Обратная связь
  • Узнать стоимость
  • Заказать звонок
  • Подбор по среде
  • Задать вопрос

• org/Breadcrumb»> О компании

Добавочные номера

По вопросам приобретения контрольно-измерительного оборудования Вы можете обратиться к сотрудникам коммерческой службы по телефону +7 (351) 729-99-12. Свяжитесь с менеджером Вашего региона набрав добавочный номер. Если вы затрудняетесь с выбором, дождитесь ответа секретаря.

+7 (351) 729-99-12

Руководство

Коммерческая служба	Кортиашвили Валерий Владимирович	Коммерческий директор	[email protected]	доб. 101
Коммерческая служба	Даутов Артур Ражапович	Директор по развитию	[email protected]	доб. 165
Коммерческая служба	Гавриков Андрей Юрьевич	Руководитель отдела продаж	[email protected]	доб. 111
Коммерческая служба	Гофман Анна Валерьевна	Руководитель отдела по работе с ключевыми клиентами	[email protected]	доб. 122
Коммерческая служба	Пантелеева Наталья Анатольевна	Начальник тендерного отдела	panteleeva@emis-kip. ru	доб. 350
Коммерческая служба	Степанов Евгений Евгеньевич	Руководитель направления продаж по странам СНГ	[email protected]	доб. 151
Коммерческая служба	Костарева Светлана Владимировна	Начальник отдела маркетинга	[email protected]	доб. 332
Коммерческая служба	Бобырь Вера Сергеевна	Руководитель отдела технического подбора	[email protected]	доб. 129

Отдел продаж

Отдел по работе с ключевыми клиентами

Руководство

Центральный федеральный округ

Северо-Западный федеральный округ

Уральский федеральный округ

Башкирия, Татарстан

Приволжский федеральный округ

Сибирский федеральный округ

Южный Федеральный округ

Северо-Кавказский федеральный округ

Дальневосточный Федеральный Округ

Казахстан, Узбекистан, Киргизия, Таджикистан, Туркмения

Украина

Грузия, Армения, Азербайджан

Отдел продаж

По вопросам приобретения контрольно-измерительного оборудования Вы можете обратиться к сотрудникам отдела продаж посредством «Skype». Свяжитесь с нами в режиме онлайн!

Руководство

Центральный федеральный округ

Северо-Западный федеральный округ

Уральский федеральный округ

Башкирия, Татарстан

Приволжский федеральный округ

Сибирский федеральный округ

Южный Федеральный округ

Северо-Кавказский федеральный округ

Дальневосточный Федеральный Округ

Казахстан, Узбекистан, Киргизия, Таджикистан, Туркмения

Украина

Грузия, Армения, Азербайджан

Служба сервиса и ремонта

По вопросам технической поддержки, гарантийному обслуживанию и ремонту оборудования Вы можете обратиться к сотрудникам отдела посредством «Skype». Свяжитесь с нами в режиме онлайн!

Техническая поддержка

Отдел маркетинга

По вопросам рекламно-выставочной деятельности, продвижению сайта, рекламы в СМИ Вы можете обратиться в отдел маркетинга посредством «Skype». Свяжитесь с нами в режиме онлайн!

Маркетинговые мероприятия

Техническая поддержка

Маркетинговые мероприятия

Спасибо за регистрацию!

Подписаться на новости

Ваш email:

Нажимая кнопку «Отправить» подтверждаю, что я ознакомлен и согласен с условиями Политики по обработке персональных данных.

Спасибо за подписку!

мы так же есть в:

Методы оценки потребления пара

Дом
/
Узнать о паре
/

Методы оценки расхода пара

Содержимое

• Инженерные единицы

• Что такое пар?

• Перегретый пар

• Качество пара

• Теплопередача

• Методы оценки расхода пара

• Измерение потребления пара

• Тепловой рейтинг

• Энергопотребление резервуаров и чанов

• Отопление с помощью змеевиков и кожухов

• Обогрев чанов и резервуаров с помощью впрыска пара

• Потребление пара трубами и воздухонагревателями

• Потребление пара теплообменниками

• Потребление пара растительными предметами

• Энтропия — основное понимание

• Энтропия — ее практическое применение

Назад, чтобы узнать о паре

Методы оценки потребления пара

Как рассчитать потребность в паре для проточных и непроточных приложений. Включая прогрев, потери тепла и рабочие нагрузки.

Оптимальная конструкция паровой системы во многом зависит от того, точно ли установлен расход пара. Это позволит рассчитать размеры труб, а вспомогательные устройства, такие как регулирующие клапаны и конденсатоотводчики, могут быть рассчитаны для получения наилучших возможных результатов. Потребность установки в паре может быть определена несколькими различными методами:

Расчет
Путем анализа тепловыделения элемента установки с использованием уравнений теплопередачи можно получить оценку расхода пара. Хотя теплопередача не является точной наукой и может быть много неизвестных переменных, можно использовать предыдущие экспериментальные данные из аналогичных приложений. Результаты, полученные с помощью этого метода, обычно достаточно точны для большинства целей.

Измерение
Потребление пара может быть определено прямым измерением с использованием расходомера. Это позволит получить относительно точные данные о потреблении пара для существующей установки. Однако для завода, находящегося еще на стадии проектирования или еще не запущенного в эксплуатацию, этот метод малопригоден.

Тепловая мощность
Тепловая мощность (или расчетная мощность) часто указывается на паспортной табличке отдельного элемента установки, как указано производителем. Эти характеристики обычно выражают ожидаемую тепловую мощность в кВт, но требуемый расход пара в кг/ч будет зависеть от рекомендуемого давления пара.

Изменение любого параметра, которое может изменить ожидаемую тепловую мощность, означает, что тепловая (расчетная) мощность и подключенная нагрузка (фактический расход пара) не будут совпадать. Рейтинг производителя указывает на идеальную мощность изделия и не обязательно соответствует подключенной нагрузке.

Расчет

В большинстве случаев тепло в паре требуется для двух целей:

1) Для изменения температуры продукта, т. е. для обеспечения «нагрева» компонента

2) Для поддержания продукта температура, так как тепло теряется по естественным причинам или по проекту, что обеспечивает компонент «теплопотери».

В любом процессе нагрева компонент «нагрев» будет уменьшаться по мере повышения температуры продукта, а перепад температур между нагревательным змеевиком и продуктом уменьшается. Однако составляющая потерь тепла будет увеличиваться по мере повышения температуры продукта и увеличения потерь тепла в окружающую среду из резервуара или трубопровода.

Общая потребность в тепле в любое время представляет собой сумму этих двух компонентов.

Уравнение, используемое для определения количества тепла, необходимого для повышения температуры вещества (уравнение 2.1.4, из модуля 2), может быть разработано для применения к целому ряду процессов теплопередачи.

В своей первоначальной форме это уравнение может быть использовано для определения общего количества тепловой энергии в течение всего процесса. Однако в нынешнем виде он не учитывает скорость теплопередачи. Чтобы установить скорость теплопередачи, различные типы применения теплообмена можно разделить на две широкие категории:

Применения непроточного типа
, где нагреваемый продукт представляет собой фиксированную массу и единую партию в пределах сосуда.

Применения проточного типа
, где нагретая жидкость постоянно течет по поверхности теплообмена.

Применения непроточного типа

При применении непроточного типа технологическая жидкость хранится в виде единой порции в пределах сосуда. Паровой змеевик, расположенный в сосуде, или паровая рубашка вокруг сосуда могут представлять собой поверхность нагрева. Типичными примерами являются калориферы для хранения горячей воды, как показано на рис. 2.6.1, и резервуары для хранения нефти, где большой круглый стальной резервуар заполнен вязкой нефтью, требующей тепла, прежде чем ее можно будет перекачать. Некоторые процессы связаны с нагревом твердых тел; типичными примерами являются прессы для шин, гладильные машины для стирки, вулканизаторы и автоклавы.

В некоторых непроточных приложениях время нагрева процесса не имеет значения и игнорируется. Однако в других, таких как резервуары и вулканизаторы, это может быть не только важно, но и иметь решающее значение для всего процесса.

Рассмотрим два непроточных процесса нагрева, требующих одинакового количества тепловой энергии, но разного времени нагрева. Скорости теплопередачи будут разными, в то время как общее количество переданного тепла будет одинаковым.

Средняя скорость теплопередачи для таких применений может быть получена путем изменения уравнения 2.1.4 в уравнение 2.6.1:

Пример 2.6.1

Расчет средней скорости теплопередачи в непроточной системе.

Некоторое количество масла нагревают от температуры 35 °C до 120 °C в течение 10 минут (600 секунд). Объем масла составляет 35 литров, его удельный вес составляет 0,9, а его удельная теплоемкость составляет 1,9 кДж/кг °C в этом диапазоне температур.

Определить требуемую скорость теплопередачи:

Поскольку плотность воды при стандартной температуре и давлении (СТД) составляет 1 000 кг/м³

Уравнение 2.6.1 можно применять независимо от того, является ли нагреваемое вещество твердым, жидким или газообразным.

Однако он не принимает во внимание перенос тепла при изменении фазы.

Количество тепла, полученного при конденсации пара, можно определить по уравнению 2.6.2:

Отсюда следует, что потребление пара можно определить по скорости теплопередачи и, наоборот, по уравнению 2.6.3.

Если на данном этапе предполагается, что теплопередача эффективна на 100 %, то теплота, выделяемая паром, должна быть равна потребности в тепле нагреваемой жидкости. Затем это можно использовать для построения теплового баланса, в котором подаваемая и требуемая тепловая энергия приравниваются:

Пример 2.6.2

A Резервуар, содержащий 400 кг керосина, необходимо нагреть с 10 °C до 40 °C за 20 минут (1200 секунд) с использованием пара под давлением 4 бар изб. Керосин имеет удельную теплоемкость 2,0 кДж / кг ° C в этом диапазоне температур. hfg при 4,0 бар изб. составляет 2 108,1 кДж/кг. Бак хорошо изолирован, а потери тепла незначительны.

В некоторых приложениях непоточного типа продолжительность периодического процесса может не иметь решающего значения, и более длительное время нагрева может быть приемлемым. Это уменьшит мгновенное потребление пара и размер необходимого оборудования установки.

Применения проточного типа

Типичные примеры включают кожухотрубные теплообменники, см. рис. 2.6.2 (также называемые ненакопительными калориферами) и пластинчатые теплообменники, обеспечивающие горячей водой системы отопления или промышленные процессы. Другим примером может служить батарея воздухонагревателя, в которой пар отдает свое тепло постоянно проходящему воздуху.

На рис. 2.6.3 представлен типичный профиль температуры в теплообменнике с постоянным расходом вторичной жидкости. Температура конденсации (T _S ) остается постоянной во всем теплообменнике.

Жидкость нагревается от Т ₁ на входном клапане до Т _S на выходе из теплообменника.

При фиксированном вторичном расходе требуемая тепловая нагрузка (Q̇) пропорциональна повышению температуры продукта (ΔT). Используя уравнение 2.6.1:

Среднее потребление пара

Среднее потребление пара в устройствах проточного типа, таких как технологический теплообменник или нагревательный калорифер, можно определить по уравнению 2.6.6, как показано в уравнении 2.6.7.

Но поскольку средняя теплопередача сама по себе рассчитывается на основе массового расхода, удельной теплоемкости и повышения температуры, проще использовать уравнение 2.6.7.

Пример 2.6.3

Сухой насыщенный пар под давлением 3 бари используется для нагрева воды, текущей с постоянным расходом 1,5 л/с, с 10°C до 60°C.

hfg при 3 бар изб. составляет 2 133,4 кДж/кг, а удельная теплоемкость воды составляет 4,19 кДж/кг °C

Определите расход пара из уравнения 2.6.7:

Так как 1 литр воды имеет массу 1 кг, массовый расход = 1,5 кг/с

При запуске температура на входе, T ₁ , может быть ниже, чем температура на входе, ожидаемая при полной рабочей нагрузке, что приводит к более высокой потребности в тепле. Если время прогрева важно для технологического процесса, размер теплообменника должен соответствовать повышенному потреблению тепла. Однако прогревочные нагрузки обычно не учитываются при проектировании проточного типа, поскольку пуски обычно нечасты, а время, необходимое для достижения проектных условий, не имеет большого значения. Поэтому поверхность нагрева теплообменника обычно рассчитывается в зависимости от условий рабочей нагрузки.

В системах проточного типа потери тепла из системы, как правило, значительно меньше потребности в нагреве и обычно игнорируются. Однако, если потери тепла велики, средние потери тепла (в основном из распределительных трубопроводов) следует учитывать при расчете площади поверхности нагрева.

Компоненты нагрева и потери тепла

В любом процессе нагрева компонент нагрева будет уменьшаться по мере повышения температуры продукта, а перепад температур на нагревательном змеевике уменьшается. Однако компонент тепловых потерь будет увеличиваться по мере повышения температуры продукта и резервуара, и больше тепла будет теряться в окружающую среду из резервуара или трубопровода. Общая потребность в тепле в любое время представляет собой сумму этих двух составляющих.

Если размер поверхности нагрева определяется только с учетом компонента нагрева, возможно, что будет недостаточно тепла для достижения процессом ожидаемой температуры. Нагревательный элемент, размер которого основан на сумме средних значений обоих этих компонентов, обычно должен удовлетворять общую потребность в тепле в приложении.

Иногда, например, при наличии очень больших резервуаров для хранения нефти, имеет смысл поддерживать температуру выдержки ниже требуемой температуры перекачки, так как это уменьшит потери тепла с поверхности резервуара. Можно использовать другой метод нагрева, например, нагреватель с оттоком, как показано на рис. 2.6.4.

Нагревательные элементы заключены в металлический кожух, выступающий внутрь бака, и сконструированы таким образом, что только масло в непосредственной близости всасывается и нагревается до температуры перекачки. Таким образом, тепло требуется только при сливе масла, а поскольку температура резервуара снижается, часто можно обойтись без отставания. Размер выходного нагревателя будет зависеть от температуры объемной нефти, температуры перекачки и скорости перекачки.

Добавление материалов в технологические резервуары с открытым верхом также может рассматриваться как компонент потерь тепла, который увеличивает потребность в тепле. Эти материалы будут выступать в качестве теплоотвода при погружении, и их необходимо учитывать при определении площади поверхности нагрева.

В любом случае, когда необходимо рассчитать поверхность теплопередачи, сначала необходимо оценить общую среднюю скорость теплопередачи. Исходя из этого, можно определить потребность в тепле и паровую нагрузку для полной нагрузки и пуска. Это позволит определить размер регулирующего клапана на основе любого из этих двух условий по выбору.

Начало страницы

Предыдущая — Теплопередача
Далее — Измерение расхода пара

Потребление пара растительными элементами

Дом
/
Узнать о паре
/

Потребление пара растительными предметами

Содержимое

• Инженерные единицы

• Что такое пар?

• Перегретый пар

• Качество пара

• Теплопередача

• Методы оценки расхода пара

• Измерение потребления пара

• Тепловой рейтинг

• Энергопотребление резервуаров и чанов

• Отопление с помощью змеевиков и кожухов

• Обогрев чанов и резервуаров с помощью впрыска пара

• Потребление пара трубами и воздухонагревателями

• Потребление пара теплообменниками

• Потребление пара растительными предметами

• Энтропия — основное понимание

• Энтропия — ее практическое применение

Назад, чтобы узнать о паре

Потребление пара производственными объектами

Потребление пара другими обычными производственными объектами, включая нагревательные батареи, калориферы, сушильные цилиндры, прессы и трассирующие линии.

Примеры в следующих разделах этого Модуля представляют собой пересмотр ранее упомянутого оборудования и показывают потребление пара другими обычными элементами установки.

Аккумуляторы обогревателей​

Большинство производителей тепловентиляторов и батарей воздухонагревателей указывают мощность своего оборудования в кВт. Из этого можно определить скорость конденсации путем деления мощности оборудования (в кВт) на энтальпию испарения пара при рабочем давлении (в кДж/кг), чтобы получить расход пара в кг/с.

Умножение результата на 3 600 даст кг/ч.

Если данные производителя отсутствуют, но известно следующее:

• Объемный расход воздуха.
• Повышение температуры.
• Давление пара.

Пример 2.14.1 2 м.

Скорость воздуха в воздуховоде 3 м/с, пар на батарею подогревателя подается под давлением 3 бари, удельная теплоемкость воздуха принята 1,3 кДж/м³ °С.

Нагревательные калориферы результат в кг/с (см.

уравнение 2.8.1). Тем не менее, калориферы часто слишком велики для систем, которые они обслуживают, потому что:

• Первоначальные расчеты тепловой нагрузки здания, которое они обслуживают, включают многочисленные и чрезмерно осторожные факторы безопасности.
• Сам водонагреватель будет выбран из стандартного диапазона, поэтому будет выбран первый размер, превышающий расчетную нагрузку.
• Производитель водонагревателя должен включить в оборудование собственный коэффициент безопасности.

Оценка фактической нагрузки в любой момент времени может быть получена, если известны температуры подачи и обратки, а также скорость откачки. Обратите внимание, однако, что напор на стороне нагнетания влияет на производительность насоса, и это может быть или не быть постоянным.

Пример 2.14.2

4 л/с низкотемпературной горячей воды (подача/обратка = 82/71 °C) перекачивается по системе отопления.

Определить тепловую мощность:

• Тепловая мощность = Расход воды х удельная теплоемкость воды х изменение температуры
• Тепловая мощность = 4 л/с x 4,19 кДж/кг °C x (82–71 °C)
• Тепловая мощность = 184 кВт

Альтернативный метод оценки нагрузки на нагревательный калорифер заключается в рассмотрении отапливаемого здания. Расчеты тепловой нагрузки могут быть осложнены такими факторами, как:

• Замена воздуха.
• Коэффициенты теплопередачи через стены, окна и крыши.

Однако разумную оценку можно получить, взяв объем здания и допустив теплопроизводительность 30 Вт/м³. Это даст рабочую нагрузку при внутренней температуре около 20 °C, когда наружная температура составляет около -1 °C.

Типичные температуры подачи и возврата для:

• Низкотемпературных систем горячего водоснабжения (LTHW) составляют 82 °C и 71 °C (ΔT = 11 °C).
• Системы с подогревом воды средней температуры (MTHW) имеют температуру 94 °C и 72 °C (ΔT = 22 °C).

Значения для систем высокотемпературного горячего водоснабжения (HTHW) значительно различаются и должны проверяться для каждого отдельного применения.

Пример 2.14.3

Поток пара к нагревательному калориферу был измерен как 227 кг/ч при температуре наружного воздуха 7 °C и температуре внутри 18 °C.

Если наружная температура падает до -1 °С, а внутренняя температура составляет 19°C, определите примерный расход пара. Это можно рассчитать по пропорциональности.

Водонагреватели для хранения горячей воды

Водонагреватели для хранения горячей воды предназначены для повышения температуры всего их содержимого от холодной до температуры хранения в течение определенного периода времени .

Типичные значения для Великобритании:

• Температура холодной воды 10 °C
• Температура горячей воды 60 °C

Время нагрева (также называемое «время восстановления») = 1 час.

Массу нагреваемой воды можно определить по объему сосуда. (Для воды плотность ρ = 1000 кг/м³ и удельная теплоемкость (c _p ) = 4,19 кДж/кг°C).

Пример 2.14.4

Накопительный калорифер состоит из цилиндрического сосуда диаметром 1,5 м и высотой 2 м. Содержимое сосуда нагревают до 60°С за 1 час.
Температура поступающей воды 10 °C, давление пара 7 бар изб.

Определить расход пара:

Сушильные цилиндры

Сушильные цилиндры значительно различаются по конструкции и применению и, следовательно, по потреблению пара.

Помимо большого разнообразия размеров, давления пара и рабочей скорости, цилиндры могут осушаться через раму машин, как в сушилках для текстильных банок, или с помощью системы продувки в случае высокоскоростных бумагоделательных машин . И наоборот, пленочные сушилки и тихоходные бумагоделательные машины могут использовать отдельные конденсатоотводчики на каждом цилиндре. Спрос будет варьироваться от небольших постоянных потерь от хлопчатобумажной нити размером с цилиндр для сушки до больших нагрузок на мокром конце
в бумагоделательной машине или в пленочной сушилке.

Из-за этого точные цифры можно получить только путем измерения. Однако используются определенные надежные формулы, которые позволяют оценить расход пара в разумных пределах.

В случае сушильных машин для текстильных барабанов подсчет количества цилиндров и измерение окружности и ширины каждого из них приведет к общей площади поверхности нагрева. Два конца каждого цилиндра должны быть включены, и 0,75 м² на каждый цилиндр должны быть добавлены для покрытия голов и рамок кукол, за исключением случаев, когда используются индивидуальные ловушки. Потери на излучение от машины при стоянии, измеренные в кг пара в час, можно оценить, умножив
общей площади в 2,44 раза. Текущая нагрузка в кг в час будет получена с использованием коэффициента 8,3. (В имперских единицах площадь будет измеряться в квадратных футах, а соответствующие коэффициенты будут равны 0,5 и 1,7 соответственно). Это основано на машинной сушке штучных изделий со скоростью от 64 до 73 метров в минуту (от 70 до 80 ярдов в минуту), но с учетом поправок может быть использовано для машин, работающих в других условиях.

Коэффициенты в приведенном выше уравнении являются константами, полученными опытным путем:

1,5 = коэффициент, применяемый к цилиндрическим осушителям.

2 550 = Средняя энтальпия воды + энтальпия испарения, необходимая для испарения влаги.

1,26 = Средняя удельная теплоемкость материала.

Сушильные цилиндры, как правило, имеют большую пусковую нагрузку из-за огромного объема парового пространства и массы нагреваемого металла, поэтому при расчете параметров конденсатоотводчиков следует допускать трехкратную рабочую нагрузку. Следует также помнить, что воздух может вызвать особые трудности, такие как длительное время прогрева и неровная поверхность

Прессы

Прессы, как и сушильные цилиндры, бывают всех форм, размеров и рабочего давления и используются для многих целей, таких как формование пластиковых порошков, подготовка ламинатов, производство автомобильных шин (см. рис. 2.14.4) и производство фанеры. . Иногда они также включают цикл охлаждения.

Очевидно, что было бы трудно рассчитать паровую нагрузку с какой-либо точностью, и единственный способ получить достоверные результаты — измерение.

Этот тип оборудования может быть «открытым», допускающим потери излучения в атмосферу, или «закрытым», когда две поверхности нагрева фактически изолированы друг от друга изделием. Несмотря на то, что продукт поглощает некоторое количество тепла, конечным результатом является то, что потребление пара почти одинаково независимо от того, работает установка или простаивает, хотя при открытии и закрытии будут возникать колебания.

Потребление пара иногда можно оценить с помощью базового уравнения теплопередачи 2.5.3:

Иногда можно использовать значения U, показанные на рис. 2.9.1. Они могут дать разумные результаты в случае больших тигельных прессов, но менее точны, когда рассматривается небольшое количество пресс-форм сложной формы, в основном из-за сложности оценки площади поверхности.

Особенностью данного типа установок является малый паровой объем и относительно высокая паровая нагрузка при прогреве с холода. Чтобы учесть это и колебания нагрузки, размеры конденсатоотводчиков следует выбирать с коэффициентом, в 2 раза превышающим текущую нагрузку. Регулирование температуры может быть очень точным с помощью редукционных клапанов прямого действия с пилотным управлением, обеспечивающих постоянное и постоянное давление пара, соответствующее требуемой температуре поверхности. Они рассчитаны просто на расчетную паровую нагрузку.

Трубопроводы с обогревом

Трубопроводы, по которым проходят вязкие жидкости, часто поддерживают при повышенной температуре с помощью пароспутников. Обычно они состоят из одного или нескольких паропроводов малого диаметра, проходящих вдоль продуктового трубопровода, причем все они покрыты изоляцией.

Теоретически точный расчет расхода пара затруднен, так как он зависит от:

• Степень контакта между двумя линиями и использование теплопроводных паст.
• Температура продукта.
• Длина, перепад температуры и давления вдоль трассирующих линий.
• Температура окружающей среды.
• Скорость ветра.
• Коэффициент излучения облицовки.

На практике обычно можно с уверенностью предположить, что линия трассеров просто восполняет радиационные потери от самой производственной линии. Исходя из этого, расход пара
трассерной линии можно принять за текущую нагрузку, равную потерям на излучение продуктовых линий.

В таблице 2.14.1 приведены потери тепла в изолированных трубах с толщиной изоляции 50 или 100 мм.

Пример 2.14.5

Труба длиной 50 м x 200 мм содержит жидкий продукт при температуре 120 °C. Температура окружающей среды составляет 20 °C, труба имеет изоляцию 50 мм, а к трассеру(ам) подается пар под давлением 7 бари.

Определить расход пара:

Для трубопроводов с рубашкой теплопотери можно принять такими же, как и для паропровода, диаметр которого равен диаметру рубашки; также принимая во внимание любую изоляцию.

При выборе параметров конденсатоотводчиков следует использовать коэффициент, умноженный на 2-кратную рабочую нагрузку, чтобы учесть условия запуска, но любой клапан регулирования температуры может быть рассчитан только на расчетную нагрузку.

Выбор размера линии обогревателя

В примере 2.14.5 нагрузка парообогревателя рассчитывается на основе потерь тепла из трубы.

На практике размер линии обогрева не соответствует этим потерям тепла. В таблице 2.14.2 показана полезная тепловая мощность стальных и медных трубопроводов диаметром 15 мм и 20 мм, работающих при различных давлениях, а также продуктовых трубопроводов при различных температурах. В таблице приведены потери тепла из линий обогрева в окружающий воздух через изоляцию.

В примере 2.14.5 потери тепла из трубы составили 97 Вт/м. Линия обогрева должна быть в состоянии обеспечить по крайней мере эту скорость теплопередачи.

Таблица 2.14.2 показывает, что по интерполяции полезная тепловая мощность стальной линии обогрева диаметром 15 мм составляет 33 Вт/м при температуре продукта 120 °C и давлении пара 5 бари.

Количество трассеров, необходимых для поддержания температуры продукта на уровне 120 °C, составляет:

Таким образом, для этого применения потребуются три 15-мм стальных трассера, как показано на рис.