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。
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。
问水从50℃加热到100℃要多长时间？
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
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4 m9 f3 f+ V/ h; K$ l4 [

核级电压

Lean_2017.feng 发表于 2023-11-27 15:42
单独看这个问题，计算逻辑没有问题。
3 t1 m7 K: ^. b& s8 ]1 L3 M
9 M6 j6 ?" R0 M: z1 g; v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 ...

* e: P+ F8 }" ]; c好的，谢谢！
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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；
水总需热=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;
蒸汽在 ...

单独看这个问题，计算逻辑没有问题。

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。


% S% S& D  n- {3 v先简单算下：
按流量1207.9 kg/h = 0.3356 kg/s ,50m管长：
- M$ I/ j" x9 f# V5 j( _

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)
( c8 V* g8 |( U4 @, g2'    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)


如果流量按800 kg/h = 0.2223 kg/s

& V, U, Y2 R8 _: \2 i7 }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)
' l7 [3 t6 ~9 |- f: N4 u. C
2'    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)

7 B6 }0 x) Y) j8 t% _! G7 O
' V6 _7 I6 \% `, T' s% `仅看这些数据，然后和手册对比，那结果是不合适的。
1 ~- u6 n% P; v# l4 @- O/ a( L
2 a1 f  r) }& R+ b0 P; }* G6 ^3 H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。
7 f" a6 g; a- g
* o: a5 o: i7 |& E6 |4 r& x
! M% {' e  P- X! W
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。

) U4 v3 K6 S  [9 W9 u所以，数据合不合理是一回事，能不能接受是另一回事。
/ @/ Q5 ?6 I- i
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。
& Q' t' w7 Q0 a/ q7 u3 [


9 w2 o7 X( B; u7 y
0 D; Q0 d2 H8 w

核级电压

Lean_2017.feng 发表于 2023-11-26 10:08
" h9 Z: P2 C( {2 S, H4 @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。

) G. c. a* n0 _6 g还有个问题，按照上面的计算；
( Z# W' x4 T: L2 {* M水总需热=4.18 kJ/kg.℃ * 2000 kg * (100℃ -50℃) =418000KJ;
蒸汽在这个温度和压力下潜热=2066KJ/kg;
总需蒸汽量=418000/2066=202.32kg;

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;
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+ j& j; n" L: y1 d4 P& X$ e: `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，
/ ]8 W5 G7 E* b2 W这样是不是不太合理？

核级电压

Lean_2017.feng 发表于 2023-11-26 10:08
7 P% X! D- z5 e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。

7 _5 s4 r8 ^% b( @好的，谢谢！
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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， ...

% C( g- q8 D+ Z- q% i1 q! Q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。
0 E7 F# x, c& |
3 {% ]1 K, r0 o
& x/ w3 j  R- w7 R& X8 f, I0 t9 S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。

* W0 G7 o5 G) V* f; D, D3 j& m4 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。

+ m' r5 g8 g$ C7 |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）。
1 j6 |9 V' U3 z3 z# a" b
, P0 {- B3 e& v- r4 u' p
& G' Y9 k1 @' @" j' H+ _6 G回到利用蒸汽热的问题：
3 E+ }% ~+ O' c5 W* K: U1. 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 ]3 @' \% a9 Y7 J1 Z  }2. 对于设备设计者，上面问题需要通盘整体考虑和计算。


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：
' R" |, j1 Z7 U, D* T温度  ℃                          压力 bar                     密度 kg/m3                    焓 kJ/kg                    熵 kJ/kg.℃                粘度   uPa.s

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
4 A) F# v( ?- N, J5 F8 B100   (水)                      1.01418                      958.349                           419.166                  1.30721                      281.742


" G- x) e1 Q/ d% L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。

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）。
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" Y2 \" t: d/ B2 H* Y+ {2 `

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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。
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
1 R0 Y$ e  {4 I* {! Z% a: C- u" t6 ]

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Lean_2017.feng 发表于 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

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。

5 Y1 @+ A5 T" ]; b( a  H; Q# j- [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。

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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℃
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闲着难受 发表于 2023-11-25 08:35
7 v+ {3 R6 _+ x) `2 G/ l  R传热系数是咋计算的

2 c, U* t3 c9 |2 W4 B, _/ p, B我是查斯派莎克的手册资料的《蒸汽与冷凝水系统手册》
* i0 O: m+ e1 U“高压盘管。。。”这列