求助计算盘管加热储罐的水要用多长时间的问题

核级电压

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。
. F' |! u7 P: V  D. e6 ^' b2 }6 Z- N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。
0 B) T/ T% S) z+ Z4 c# R+ h问水从50℃加热到100℃要多长时间？
$ `6 H; \5 Q2 T+ R; u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
% I) i* i1 g) N6 U; w2 j# g/ V# D

核级电压

Lean_2017.feng 发表于 2023-11-27 15:42
0 c4 A: H; \6 A  U# [/ J: D0 ~单独看这个问题，计算逻辑没有问题。
  N/ `! H* _7 C. g; U8 m$ ?3 j
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 ...

好的，谢谢！

Lean_2017.feng

核级电压 发表于 2023-11-27 10:47
还有个问题，按照上面的计算；
- o( k. q& w8 h& X水总需热=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;
蒸汽在 ...

& q2 Z9 i; C$ K7 |8 f2 l单独看这个问题，计算逻辑没有问题。

5 r9 A2 f- S: [$ ]1 ?0 m5 {" B5 D1 P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。
0 Y4 z4 j) P9 h! j

% u* e' b% u/ h9 u" S' @先简单算下：
按流量1207.9 kg/h = 0.3356 kg/s ,50m管长：
) q# z: m$ `3 w. S# C
5 Q% n* t' @- t# O. F2 U
1.5' 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)
4 o. h# M& b8 F  y. x+ H  Q2'    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)
: b% D5 F! s" Q3 }6 @7 V+ j

2 C$ u' ~' ]3 Z) T9 F如果流量按800 kg/h = 0.2223 kg/s

1.5' 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)

. q& g. |& f) [& e# k0 g2'    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)

/ Q( m3 ~) B5 T" |+ L( K
, s  C, }8 R/ q! D2 q0 N仅看这些数据，然后和手册对比，那结果是不合适的。
/ _- z: D" e/ p/ J. E3 I( ?
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）。
仅就一个点去探讨，一般意义不大。



就个人而言，仅仅谈谈流量、流速、压损相关问题的话：
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。
# @8 M/ m1 U7 y1 b4 k+ k1 J
所以，数据合不合理是一回事，能不能接受是另一回事。

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。

2 T5 p7 v4 I  c6 b( _0 j1 L
2 ~* K+ O4 B+ `: `( Q* i! v7 O

! l3 u+ H& T# z& A; H" X7 ^0 \# e

核级电压

Lean_2017.feng 发表于 2023-11-26 10:08
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。

还有个问题，按照上面的计算；
水总需热=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;
2 `- J, f0 X9 E6 ^5 z蒸汽在这个温度和压力下潜热=2066KJ/kg;
. P: ^  r2 ?0 J总需蒸汽量=418000/2066=202.32kg;
" p* m: ~3 M. c9 u0 @2 I) Y, }
1 K4 h1 F; G8 j3 M2 k按照上面计算的加热时间10.05min，换算小时=0.1675h；
那么蒸汽质量流量=202.32/0.1675=1207.9kg/h;
# r) g$ w0 J! `& Y/ c* f
1 z9 V0 p0 g6 Y5 ^1 C* Y
* `( l% C, }6 h8 q8 w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，
这样是不是不太合理？
0 M+ f$ ^' n" V. K- A) ]

核级电压

Lean_2017.feng 发表于 2023-11-26 10:08
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。

好的，谢谢！
9 m2 U  ]' G- l

Lean_2017.feng

核级电压 发表于 2023-11-25 23:58
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， ...

' t! F: l/ ^# @4 L0 \6 w4 D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。


9 s8 y4 n8 s4 F3 r5 s3 j2 c- b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。

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。

8 Z) _: C% E8 E( o! B# f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）。
2 _& Q2 ]2 V, S' ?4 i
4 d0 [  {& z' g! Q& F4 {, \+ v3 L4 A
' x3 u# Z  v+ G. j! X. p回到利用蒸汽热的问题：
$ ]9 @6 Z1 F2 B  G/ B" `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；
2. 对于设备设计者，上面问题需要通盘整体考虑和计算。
, I; i. l8 l+ v( d0 G
' q0 C  T) R- ~+ s5 X) E
  q6 M3 P2 v- z+ G" h5 `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：
温度  ℃                          压力 bar                     密度 kg/m3                    焓 kJ/kg                    熵 kJ/kg.℃                粘度   uPa.s
4 C* Z1 R; w- t, R
165 （饱和干蒸汽）      7.00934                      3.67066                         2762.81                    6.70661                       14.5091
100 （蒸汽）                7.00934(在此压力下)  0.001（m3/kg容积）       419.617                  1.03674                      281.903
6 n0 s3 d% A' I- Q% @8 {8 H$ L100   (水)                      1.01418                      958.349                           419.166                  1.30721                      281.742
0 m* |; h* g+ P3 i! c, n
8 U1 J+ i. W9 H4 a8 J
4 T9 w1 S; M% e* j8 @, \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。

& A) P& [- N% _2 e3 ~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）。




2 J! z* K8 Z) T

702736

核级电压 发表于 2023-11-25 23:58
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， ...

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。
7 ]$ i4 C9 |0 I! w初始温度是50度，最后是100度水，平均是75度。
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
- }! ]: Z8 v- d0 k4 W' O" o' z

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Lean_2017.feng 发表于 2023-11-25 15:07
" G9 D4 s% k) v- T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

换热过程主要是，蒸汽冷凝，水升温。

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 C- O) h* k& u! \! g
! Y7 F9 ]& d7 G$ k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。
7 I/ Y# Y8 t8 u

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博越 发表于 2023-11-24 20:41
可能不对你最好自己再找方法计算一下

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
“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℃

) v- \5 H: l) C' w0 W6 `0 f

核级电压

闲着难受 发表于 2023-11-25 08:35
传热系数是咋计算的

我是查斯派莎克的手册资料的《蒸汽与冷凝水系统手册》
“高压盘管。。。”这列
/ j$ M1 \$ @, s+ s$ Z