Определить расход сухого насыщенного пара

Определение расхода греющего пара

Расход греющего пара (в кг/с) в выпарном аппарате определяем по уравнению:

, (3.18)

где — паросодержание (степень сухости) греющего пара; — удельная теплота конденсации греющего пара, . Из (/1/, табл. LVII, стр. 549) находим для температуры t_г.п. = 118,6 °С,

r_г.п. = 2214 · 10 3 Дж/кг.

G_г.п. = .

Удельный расход греющего пара:

d = 3,4256 / 3,334 = 1,0275

Расчет греющей камеры выпарного аппарата

Выпарная установка работает при кипении раствора в трубах при оптимальном уровне. При расчете выпарного аппарата мы приняли высоту труб . При расчете установки мы приняли: тепловая нагрузка Q = 7983,5 кВт; средняя температура кипения раствора нитрата аммония t_кип = 94,35 °С; температура конденсации сухого насыщенного водяного пара t_конд = 118,6 °С. Для кипящего раствора коэффициент теплопроводности раствора нитрата аммониямы рассчитываем по формуле:

, (3.20)

где β = 605,04 · 10 -3 , — коэффициент теплопроводности воды, :

, (3.21)

λ_о = 0,5545 + 0,00246 · 94,35 – 0,00001184 · 94,35 2 = 0,681202 Вт/м·К.

Тогда по формуле (3.20) получаем:

λ = 0,681202 · (1 – 605,04 · 10 -3 · 0,15) = 0,619379 Вт/м·К

Средняя разность температур:

Принимаем ориентировочный коэффициент теплопередачи по (/1/, табл. 4.8 стр. 172):

Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи:

(3.22)

По (/3/ Таблице 2.2 стр. 16) принимаем два аппарата Тип 1, Исполнение 2, группа А (С выносной греющей камерой и кипением в трубах), с площадью поверхности теплопередачи 200 (действительная), Трубы 38 х 2 мм, длинной Н = 4000 мм , т.е. с запасом .

Источник статьи: http://studopedia.ru/19_58484_opredelenie-rashoda-greyushchego-para.html

Расчет расхода пара

На предприятиях водяной пар расходуют на технологические и бытовые и силовые цели.

Для технологических целей глухой и острый пар используют как тепло­носитель. Острый пар используют, например, для разваривания сырья в варильниках или нагрева и перемешивания жидкостей барботированием, для создания избыточного давления в автоклавах, а также на изменение агрегатного состояния вещества (испарение или выпаривание жидкости, сушка материалов и т.д.). Глухой пар используют в поверхностных теплообменниках с паровым обогревом. Давление пара, используемого на мясообрабатывающих предприятиях, колеблется от 0,15 до 1,2 МПа (1,5÷12 кг/см 2 ).

Для каждой технологической операции с использованием водяного пара определяют его расход по данным теплового баланса каждого теплового процесса. При этом используют данные материальных балансов продуктовых расчетов. Для периодических процессов учитывают время термообработки по каждому циклу.

В каждом конкретном случае тепловая нагрузка аппарата (затраченное тепло) может быть определена из теплового баланса процесса. Например, тепло, затраченное на нагрев продукта от начальной (t_н) до конечной (t_к) тем­пературы для аппарата непрерывного действия, определяют по формуле 72:

где Q – тепло, затраченное на нагрев, Дж/с (Вт), т.е. тепловая нагрузка аппарата;

G – массовый расход продукта, кг/с;

с – удельная теплоемкость продукта при его средней температуре, Дж/кг·К;

t_к, t_н – начальная и конечная температура, °С;

φ – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую
среду (φ = 1,03÷1,05).

Теплоемкость продукта выбирают либо по известным справочникам, ли­бо рассчитывают по принципу аддитивности для многокомпонентных систем.

На изменение агрегатного состояния вещества (затвердение, плавление, испарение, конденсация) расходуется тепловая энергия, количество которой определяют по формуле 73:

где Q – количество тепла, Дж/с (Вт);

G – массовый расход продукта, кг/с;

r – теплота фазового перехода, Дж/кг.

Значение r определяют по справочным данным в зависимости от вида продукта и вида фазового перехода вещества. Например, теплота плавления льда принимается равной r₀ = 335,2·10 3 Дж/кг, жира

r_ж = 134·10 3 Дж/кг. Теплота парообразования зависит от давления в рабочем объеме аппарата: r = f (P_a). При атмосферном давлении r = 2259·10 3 Дж/кг.

Для аппаратов непрерывного действия рассчитывают расход тепла за единицу времени (Дж/с (Вт) – тепловой поток), а для аппаратов периодическо­го действия – за цикл работы (Дж). Чтобы определить расход тепла за смену (сутки), необходимо умножить тепловой поток на время работы аппарата в смену, сутки или на число циклов работы аппарата периодического действия и количество подобных аппаратов.

Расход насыщенного водяного пара как теплоносителя при условии его полной конденсации определяют по уравнению:

(74)

где D – количество греющего водяного пара, кг (или расход, кг/с);

Q_общ – общий расход тепла или тепловая нагрузка теплового аппарата (кДж, кДж/с), определяют из уравнения теплового баланса аппарата;

– энтальпия сухого насыщен­ного пара и конденсата, Дж/кг;

r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

Расход острого пара на перемешивание жидких продуктов (барботирование) принимают по норме 0,25 кг/мин на 1 м 2 поперечного сечения аппарата.

Расход пара на хозяйственные и бытовые нужды по этой статье пар расходуется для нагрева воды для душей, прачечной, мытья полов и оборудования, прошпарки оборудования.

Расход пара на прошпарку оборудования и инвентаря определяют по истечению его из трубы по уравнению расхода:

(75)

где D_ш – расход пара на прошпарку, кг/смену;

d – внутренний диаметр шланга (0,02÷0,03 м);

ω – скорость истечения пара из трубы (25÷30 м/с);

ρ – плотность пара, кг/м 3 (по таблицам Вукаловича ρ = f(ρ));

τ – время прошпарки, ч (0,3÷0,5 ч).

Если в уравнении принять τ = 1 ч, то расход пара определяется в кг/ч.

Расчет расхода пара по всем статьям сводят в таблицу 8.3.

Таблица 8.3 — Расход пара, кг

Статья расхода	В час	В смену	В сутки	В год
Итого

Удельный расход пара вычисляют по формуле 76:

(76)

где d – удельный расход пара, кг/т (кг/туб и т.д.);

D – расход пара, кг/ч (кг/смену, кг/сут, кг/год);

М – мощность предприятия, кг (т, туб).

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.011 сек.)

Источник статьи: http://studall.org/all-51086.html

Kessler-Ellis Products

Flow Products • Flat Panel Monitors • Industrial Instruments • Operator Interfaces • HMI Software

При автоматизации в легкой и пищевой промышленности перед инженерами часто встает проблема измерения расхода пара. В силу ряда физических особенностей парообразного состояния веществ решение задачи автоматического измерения расхода является весьма непростым. По этой причине, для начинающих и опытных специалистов в области метрологии, мы открыли на нашем сайте справочный раздел, посвященный проблемам измерения расхода веществ в парообразном состоянии. Основной упор в этом разделе будет сделан на применение приборов фирмы KEP в связке и первичными преобразователями расхода и другими приборами. Так же часть публикаций будет посвящена теоретическим вопросам в данной области.

Измерение расхода пара при помощи ультразвуковых расходомеров

Несмотря на анонсирование производителями серийно выпускаемых типов ультразвуковых расходомеров как приборов, которые могут применяться для измерения расхода пара, в этой сфере, в отличие от измерения расходов газов и жидкостей, успешного применения они пока что не нашли. Дело в том, что устройства реализуют доплеровский принцип измерений, который основывается на изменении частоты ультразвукового луча. Но при измерениях сухого насыщенного или перегретого пара этот принцип не может быть применен, так как поток не имеет неоднородностей, от которых луч может отражаться. А измерения влажного пара так же неэффективны из-за больших занижений показателей, происходящих вследствие различия между скоростями жидкой и газовой фаз. Подобные же расходомеры импульсного типа неприемлемы при измерении влажного пара из-за обратной проблемы – преломления, рассеивания и отражения лучей от капель воды.

Измерение расхода пара при помощи вихревых расходомеров

Для того, чтобы вычислить тепловую мощность и массовый расход влажного пара, требуется измерить степень его сухости. Большинство теплоэнергоконтроллеров и тепловычислителей российского производства имеют опцию, позволяющую ввести константу «степень сухости пара», которая корректирует энтальпию и удельную плотность влажного насыщенного пара.

Формула определения плотности такого пара выглядит следующим образом: Читать полностью

Свойства водяного пара важные для измерения расхода

Насыщенным паром называется пар, который находится с водой в термодинамическом равновесии. Температура и давление насыщенного пара взаимосвязаны и расположены на кривой насыщения, которой определяется температура воды, соответствующая данному давлению.

Подогретый пар представляет собой водяной пар, который нагрет до температуры, превышающей при данном давлении температуру кипения воды. Может получаться, к примеру, при дополнительном нагреве насыщенного пара.

Сухой насыщенный пар – это бесцветный прозрачный газ. Представляет собой гомогенную, то есть однородную среду. В некотором смысле такой пар может считаться некой абстракцией, потому что получение его достаточно затруднительно. В природе сухой насыщенный пар может быть встречен лишь в геотермальных источниках, а насыщенный пар, производимый паровыми котлами, таковым не является: типичное для него значение сухости колеблется в пределах 0,95–0,97. В нештатных же случаях (например, во время резкого возрастания потребления пара, при выносе котловой воды во время работы котла с пониженным давлением) степень сухости становится еще ниже. К тому же такой пар метастабилен: во время отдачи тепла он становится влажным насыщенным, а если же тепло поступает извне, сухой насыщенный пар легко становится перегретым.

Измерение расхода двухфазной среды – задача, вызывающая большие сложности. До сих пор ее решение рассматривается в исследовательских лабораториях. В особой степени это можно отнести к пароводяным смесям. Абсолютное большинство расходомеров пара — скоростные, измеряющие скорость потоков пара. Отдельно нужно отметить тепловые и кориолисовые расходомеры, которые непосредственно измеряют массу протекающей среды, не выделяя пар в отдельный показатель. К категории скоростных относятся струйные, корреляционные, тахометрические, ультразвуковые, вихревые расходомеры, расходомеры на базе сужающих устройств, измеряющие переменный перепад давления.

Сложности, связанные с измерением влажного насыщенного пара, требуют комплексного решения. Единственно правильным вариантом надежного и метрологически достоверного учета массового расхода и тепловой мощности такого пара становится следующий комплексный метод, состоящий из нескольких этапов:

1)влажный пар сепарируется при помощи конденсатоотводчика и сепаратора;

2) сухой насыщенный пар измеряется любым из пригодных для этого расходомеров;

3) любым из пригодных для этого расходомеров измеряется расход конденсата;

4) производится расчет тепловых мощностей и массовых расходов конденсата и пара;

5) параметры интегрируются по времени, протоколы измерений формируются и архивируются.

Использование расходомеров переменного перепада давления для измерения пульсирующих (быстроменяющихся) потоков в некоторых случаях приводит к недопустимо большим значениям. Такое положение связано со многими источниками погрешности: влиянием соединительных (импульсных) трубок, влиянием квадратичной зависимости между перепадом давления и расходом, влиянием акустических явлений. Поэтому ГОСТом Р 8.586.1-2005, регламентирующим измерение подобных потоков расходомерами в пункте 6.3.1 устанавливается положение, согласно которому измеряемый расход должен медленно изменяющимся во времени или вообще постоянным.

При этом применение вихревых расходомеров для измерения пульсирующих расходов проблемы не составляет. Причиной этого становится их достаточное быстродействие в время изменения расхода пара. Во время измерения расхода пара, частоты срывов с тела обтекания вихрей находятся в диапазоне в сотни и тысячи герц. Во временных интервалах такой диапазон соответствует десяткам и даже единицам миллисекунд. Спектр сигналов, анализирующихся современными электронными схемами вихревых расходомеров, составляет 3–7 периодов синусоидальных вихревых сигналов. Отклик, который обеспечивается вихревым расходомером, вполне достаточен для того, чтобы отследить быстропротекающие процессы и составляет порядка 30–70 миллисекунд.

Измерение расхода пара в переходных режимах

Данная статья рассмотрит типовую систему измерения параметров парового потока с применением расходомера на базе электронных вычислителей параметров потока, а также датчиков давления. Здесь будут рассмотрены принципы построения измерительных систем параметров потока пара, базой построения которых являются датчики дифференциального давления.

Итак, типовая система, предназначенная для измерений параметров потока пара, основана на нескольких элементах.
К данным элементам относятся:
— расходомер, который устанавливается в паропроводе
— передатчик, который устанавливается вблизи расходомера или непосредственно на нём (могут быть несколько);
— статистический преобразователь давления, предназначенный для измерения парового давления;
— вычислитель, предназначенный для расчета параметров парового потока;
— модем для осуществления обмена данными с внешним устройством.
В случае необходимости удаленного измерения, система способна дополнятся программным обеспечением, модемом, а также удалённым компьютером.

Осуществление установки.
В процессе установки расходомера, статического преобразователя давления, а также дифференциального датчика давления, монтаж осуществляется согласно отраслевой руководящей документации и инструкциям заводов изготовителей.
Кроме этого должны учитываться, поставляемые производителем, отдельная документация калибровки и настройки.

Осуществление запуска.
В процессе осуществления запуска отдельных компонентов системы, необходимо произвести их конфигурацию для обеспечения корректной работы. В процессе этого необходимо на датчиках давления произвести двойную проверку по каждому диапазону измерений.

Измерение тепловой энергии и массового расхода влажного насыщенного пара связанно с определенными проблемами, вызванными строением пароконденсатной смеси:

1) скорость жидкой и газовой фаз влажного насыщенного различна, при этом каждая из них занимает в поперечном сечении трубопровода переменную эквивалентную площадь;

2) по мере возрастания влажности насыщенного пара, растет и его плотность, причем зависимость между плотностью влажного пара и давлением неоднозначна и, в свою очередь, находится в зависимости от степени его сухости;

3) по мере того, как влажность насыщенного растет, снижается его удельная энтальпия;

4) затруднительно определять степень сухости насыщенного пара, находящегося в потоке.

Источник статьи: http://kep-products.ru/meriem-rashod-para.html

Справочная информация — Измерение расхода пара

20.12.13 09:22