So ermitteln Sie den Dampfverbrauch. Regeln zur Selbstauswahl. Beziehungen zwischen grundlegenden physikalischen und betrieblichen Parametern. Abb.6. Der Prozess der Dampfexpansion im Kondensationsraum(en)

Basierend auf dem erhaltenen Wert η oe bestimmen Sie den vorläufigen Wert geschätzte Durchflussrate Paar

was später geklärt wird.

Bei Turbinen mit einer kontrollierten Dampfentnahme (wie angegeben) wird der Vordampfstrom durch eine Näherungsformel bestimmt (unter der Annahme, dass der relative innere Wirkungsgrad des Hochdruckteils und der Turbine insgesamt gleich sind):

(13)

Wo G- Wert der regulierten Entnahme (Industrie, Fernwärme) bei Druck R gemäß (zugewiesen); N t 0chvd – Wärmeabfall einer idealen Turbine vom Anfangsdruck R 0 bis Extraktionsdruck R gemäß (Abb. 6).

Bei der Berechnung des Strömungswegs einer Turbine mit kontrollierter Entnahme:

1) alle Stufen bis zur kontrollierten Entnahme werden für den ermittelten Gesamtdampfverbrauch nach Formel (13) berechnet;

2) Die Stufen nach der kontrollierten Extraktion werden für die Durchflussrate im reinen Kondensationsmodus berechnet, bestimmt durch Ausdruck (12).

Die Niederdruckstufen müssen den Dampfdurchtritt bei Turbinenbetrieb mit elektrischer Nennleistung und abgeschalteter geregelter Entnahme (Kondensationsbetrieb) gewährleisten.

Die Berechnung des thermischen Kreislaufs, die Bestimmung der Dampfströme in den Turbinenräumen und die Reduzierung der Energiebilanz werden für zwei Turbinenbetriebsarten durchgeführt:

a) mit geregelter Entnahme bei elektrischer Nennleistung (KWK-Betrieb);

b) ohne geregelte Absaugung (Kondensationsbetrieb) bei elektrischer Nennleistung.

Die Anpassung der Längen der Düsen und Arbeitsschaufeln der Stufen zur kontrollierten Entnahme erfolgt entsprechend dem Dampfstrom durch die im Kraft-Wärme-Kopplungsmodus erhaltenen Kammern und die übrigen Stufen ― durch Dampfströmung durch die Kammern im Kondensationsbetrieb.

BEISPIEL FÜR DIE BERECHNUNG EINER MEHRSTUFIGEN DAMPFTURBINE

K-12-35 mit drei regenerativen Auswahlmöglichkeiten zur Erwärmung des Speisewassers auf 145 °C nach folgenden Ausgangsdaten:

nominal elektrische Energie N e = 12000 kW;

Rotationsfrequenz N=50 s -1 ;

Dampfdruck vor der Turbine R" 0 = 3,5 MPa;

Dampftemperatur vor der Turbine T„0 = 435 °C;

Abdampfdruck R" k = 0,006 MPa;

Düsendampfverteilung.

Ermittlung des Dampfverbrauchs

Wir berechnen die Turbine nach wirtschaftlicher Leistung. Akzeptieren wir

N Gl. =0,9 N e =0,9∙12000 = 10800 kW.

Druck vor den Düsen der Regelstufe im Auslegungsmodus

R 0 = 0,95∙R„0 = 0,95∙3,5=3,325 MPa.

Der Druckverlust im Abgasrohr wird durch die Formel ermittelt

Δ p = p" Zu ∙ λ∙( Mit ch /100) 2,

akzeptiert zu haben Mit VP =120 m/s, λ = 0,07, wir erhalten

Δ R=0,006∙0,07∙(120/100) 2 = 0,0006 MPa,

Dampfdruck hinter den Rotorblättern der letzten Stufe

R Zu =S" Zu + Δ R= 0,006 + 0,0006 = 0,0066 MPa.

Wir stellen den Prozess grob dar in h,s- Diagramm

(siehe Abb. 1), Zeichnen der Punkte A" 0, A 0, A" zu T, A bis T.

Wir werden finden H 0 = 3304 kJ/kg; H' Zu T= 2143 kJ/kg; H Zu T= 2162 kJ/kg;

N t 0id = 3304-2143 = 1161 kJ/kg; N t 0 = 3304-2162 = 1142 kJ/kg;

η dr = 1142/1161 = 0,984.

Wir akzeptieren η вр = 1,0, η ′ o ich= 0,8, gemäß Referenzdaten

ηm =0,98; η g =0,97.

So haben wir

η oe = η dr ∙η ′ o ich∙η vvr ∙η m ∙η g =0,984∙0,8∙1,0∙0,98∙0,97=0,748.

Vorläufig berechneter Dampfdurchsatz pro Turbine

Alle Stufen der Turbine werden für diesen Dampfstrom ausgelegt.

Vorläufiger Prozess-Line-In h,s-Das Diagramm ist entsprechend dargestellt akzeptierter Wertη "o ich auf die folgende Weise:

N T ich= 1142∙0,8=913,6 kJ/kg.

Aufschieben N T ich V h,s-Diagramm erhalten wir den Punkt A k auf der Isobare R k (Abb. 6).

Die Aufgabe besteht darin, eine ungefähre Änderungslinie des Dampfzustands zu zeichnen h,s-Diagramm dient nur dazu, das spezifische Dampfvolumen am Ausgang der letzten Stufe zu ermitteln. Wir ermitteln den Zustand des Dampfes am Ausgang dieser Stufe, indem wir die Isobare auftragen R von A bis Ausgangsverlust

N in z =c 2 2 z/2000.

In vorläufiger Berechnung N in z wird aus dem Ausdruck gefunden

N in z = ζ id a ∙H t 0id ,

wobei ζ id a der Ausgangsverlustkoeffizient der letzten Stufe ist.

Bewerten Sie bei der Berechnung ζ id a und finden Sie N in z und Mit 2z.

Abb.6. Der Prozess der Dampfexpansion im Kondensationsraum(en)

und Heizung (b) Turbinen in h,s-Diagramm

Je kleiner ζ id a, desto kleiner also Mit 2 z – die Dampfausstoßgeschwindigkeit in der letzten Stufe, aber desto länger wird die Klingenlänge sein.

Der Wert von ζ id sollte auf der Grundlage verfügbarer Daten zu ähnlichen Turbinenkonstruktionen festgelegt werden.

Für kleine Kondensationsturbinen ζ id a = =0,015...0,03; für große Kondensationsturbinen ζ id a = 0,05 ... 0,08.

Für Turbinen mit Gegendruck ζ id a<0,015.

Nehmen wir ζ id a =0,0177. Dann

N in z = 0,0177∙1161 =20,55 kJ/kg.

Dampfzustand an Punkt a bis z entspricht der spezifischen Dampfmenge v 2 z=20,07 m 3 /kg. Dampfenthalpie hinter der Turbine H k =

2390,4 kJ/kg.

Mit der Bestimmung des ungefähren Dampfstroms durch die Turbine und des ungefähren spezifischen Dampfvolumens am Ausgang der letzten Stufe endet die erste Stufe der Vorberechnung.

Die zweite Stufe besteht darin, die Möglichkeit einer konstruktiven Umsetzung der letzten Stufe zu prüfen und die darin enthaltene isentrope Wärmedifferenz näherungsweise zu bestimmen.

2. Vorläufige Berechnung der letzten Stufe

Zur vorläufigen Berechnung der letzten Stufe sind folgende Parameter bekannt:

N t 0id, N in z ,ζ id a, G, n.

In weiteren Berechnungen wird der Index z verwerfen.

Dampfgeschwindigkeit am Austritt des Arbeitsrostes der letzten Stufe

Um den Durchmesser der letzten Stufe zu bestimmen, muss das Verhältnis ν eingestellt werden = d/l 2 wo D– durchschnittlicher Durchmesser der letzten Stufe; l 2 – Ausgangslänge des Messers der letzten Stufe.

Bei bestehenden Anlagen der Wert ν liegt innerhalb von 2,7 ... 50,0. Kleine Werte gelten für Kondensationsturbinen mit hoher Leistung, große Werte sind typisch für Kondensationsturbinen mit geringer Leistung und Turbinen mit Gegendruck. Die Schaufeln der letzten Stufen können entweder mit konstantem oder variablem Profil hergestellt werden. Die Frage des Übergangs von Blättern mit einem konstanten Höhenprofil zu einem verdrehten Profil sollte auf der Grundlage eines Vergleichs der Verluste entschieden werden, die durch die Umströmung der Rotorblätter bei einer Änderung des Wertes von ν verursacht werden. Für Werte von ν<8 лопатки прихо­дится всегда выполнять закрученными. При ν >12 führt der Einsatz von Verdrillung nicht zu einem spürbaren Effizienzgewinn.

Lassen , zum Beispiel Verhältnisν =5,2. Geht man dann von einem axialen Dampfaustritt in der letzten Stufe aus, d.h. α 2 = 90° (und daher Mit 2a =c 2) erhalten wir:

Somit die Länge der Arbeitsmesser

l 2 =d/ν =1,428/5,2=0,2746 m.

Umfangsgeschwindigkeit am mittleren Durchmesser der Bühne

u =π ∙d∙n= 3,14∙1,428∙50 = 224,3 m/s.

Umfangsgeschwindigkeit an der Blattspitze
u V =u∙(d+l 2 )/D=224,3∙(1,428+0,2746)/1,428=267,4m/s .

Solche Geschwindigkeiten sind durchaus akzeptabel.

Bei der Berechnung kleinerer Turbinen ist eine Prüfung der Festigkeit der Rotorblätter nicht erforderlich u 300 m/s nicht überschreitet .

Durchmesser des Wurzelabschnitts

D Zu = d - l 2 = 1,428 - 0,2746 = =1,153 m .

Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln im Wurzelbereich

u Zu = π ∙d Zu ∙n=181,17 m/s.

Der in der Axialturbinenstufe verarbeitete Wärmeverlust wird für optimale Betriebsbedingungen ermittelt, die durch das optimale Drehzahlverhältnis ausgedrückt werden

(14)

wo ρ – Grad der Bühnenreaktivität.

Der verfügbare Wärmeabfall, der in der Turbinenstufe mit dem höchsten Wirkungsgrad verarbeitet wird, kann aus Ausdruck (14) ermittelt werden:

,

nach der Transformation finden wir

In dieser Formel sind die Mengen du,ρ , φ, α 1 beziehen sich auf den mittleren Abschnitt der Stufe.

Da in jedem Abschnitt entlang der Klingenhöhe die Wärme abfällt N 0 muss gleich sein (der Druck vor und hinter der Stufe ist in der Höhe konstant), dann kann er mit Ausdruck (15) für den Wurzelabschnitt der letzten Stufe berechnet werden, wobei ρ k ≈0 (alle Stufen von Kammerturbinen). sind mit einem Reaktivitätsgrad im Wurzelabschnitt ρ k ≈0) ausgelegt, u=u k, wobei ungefähr φ = 0,95 und α 1 = 15 o angenommen werden:

Bei einem gegebenen Wärmeunterschied N 0 optimaler Durchmesser des Fußabschnitts der Stufe D k kann nach der Transformation von Ausdruck (15) bestimmt werden:

. (16)

Wenn wir beispielsweise für den Wurzelabschnitt die Schritte ρ к =0, φ=0,955, α 1 =15 о nehmen, erhalten wir den optimalen Durchmesser des Wurzelabschnitts bei N 0 =78 kJ/kg:

3. Berechnung der Kontrollstufe

Wir wählen eine Steuerstufe in Form einer Doppelkronen-Curtis-Scheibe. Nehmen wir an, dass der darin enthaltene Wärmeverlust 30 % des gesamten Wärmeverlusts beträgt N t 0, was sein wird

N 0 rs =0,3∙1142=342,6 kJ/kg.

Aus der vorläufigen Berechnung der Turbine wissen wir:

1) ungefährer Dampfverbrauch G= 12,436 kg/s;

2) Auslegungsdruck vor den Düsen der Steuerstufe P 0 =3,325 MPa;

3) Dampfenthalpie vor den Düsen der Regelstufe H 0 =3304 kJ/kg.

Die Methode zur Berechnung einer zweireihigen Steuerstufe unterscheidet sich praktisch nicht von der oben genannten Methode zur Berechnung einer einstufigen Turbine mit zweireihigem Laufrad.

Wir bauen ein h,s- Das Wasserdampfdiagramm ist ein isentropischer Expansionsprozess in dieser Phase vom Anfangspunkt A 0 (Abb. 7) zum Punkt a bis t pc, wobei der Wärmeverlust außer Acht gelassen wird N 0 rs =

342,6 kJ/kg und ermitteln Sie den Druck hinter der Steuerstufe R bis rs =0,953 MPa.

Reis. 7. Bestimmung des Drucks hinter der Steuerstufe und

verfügbarer Wärmeabfall N 0(2- z )

Wir akzeptieren den Grad der Reaktivität der Gitter

Erste Arbeit ρ ð1 =0,

Führung ρ n =0,05,

Zweiter Arbeitswert ρ ð2 =0.

Die Wärmedifferenz wird im Düsengitter verarbeitet

N 011 =(1- ρ ð1 -ρ n - ρ ð2)∙ N 0 rs =0,95∙342,6=325,47 kJ/kg.

Der Druck hinter dem ersten Arbeitsgitter, der gleich dem Druck hinter den Düsen ist (da ρ ð1 =0), wird bestimmt durch h,s-Diagramm:

R 11 =S 21 =1,024 MPa.

Die Wärmedifferenz wird im Leitgitter verarbeitet

N 012 = ρ n ∙ N 0 rs =0,05∙432,6=17,13 kJ/kg.

Der Druck hinter dem Führungsgitter ist gleich dem Druck hinter der Bühne (da ρ ð2 =0):

R 12 =S 22 = S k p Mit=0,953 MPa .

Nachdem wir zuvor den Geschwindigkeitskoeffizienten φ=0,965 angegeben haben, ermitteln wir den Verlust in den Düsen:

N c =(1- φ 2) N 011 =(1-0,965 2)∙325,47 =22,384 kJ/kg.

Den Verlust hinausschieben N von bis h,s-Diagramm (siehe Abb. 2), finden wir auf der Isobare R 11 =S 12 Punkt a 11, der den Zustand des Dampfes hinter den Düsen charakterisiert. An dieser Stelle bestimmen wir das spezifische Dampfvolumen v 11 =0,24 m 3 /kg .

Isoentropische (bedingte) Geschwindigkeit des Dampfaustritts aus der Düsenanordnung

Mit von = .

Nehmen wir die Werte u/c von gleich 0,2; 0,22; 0,24; 0,26; 0,28 und führen Variantenrechnungen durch, deren Ergebnisse in zusammengefasst sind

Tisch 2 (in allen Varianten wird α 11 =12,5° angenommen).

Für die erste Option Attitüde u/c von = 0,2. Peripheriegeschwindigkeit in dieser Version

u=(u/c aus)· C von = 0,2 827,8 = 165,554 m/s.

Durchschnittlicher Stufendurchmesser d=u/(π n)= 1.054 m.

Tatsächliche Dampfgeschwindigkeit am Austritt aus dem Düsenfeld

778,57 m/s .

Aus der Kontinuitätsgleichung für den Austrittsabschnitt des Düsenfeldes

ε l 11 = Gv 11 / (π ·d·c 11 · sinα 11)=

12,436·0,24/(π·1,054·778,57·sin12,5°)= 0,00536 m .

Da ε l 11 <0,02 м, принимаем парциальный подвод пара к рабочим лопаткам и находим оптимальную степень парциальности

Ausgangslänge der Düsenblätter

l 11 = ε l 11 / ε opt =0,0243 m.

Wir nehmen die Breite der Düsenblätter B 11 = 0,04 m .

Der angepasste Geschwindigkeitskoeffizient des Düsenfeldes wird aus Abb. ermittelt. 4 um B 11 /l 11 = 0,04/0,0243 = 1,646 und Winkel α 11 = 12,5°:

Der angepasste Geschwindigkeitskoeffizient φ der Düsenanordnung unterscheidet sich nicht von dem zuvor angenommenen, also der Dampfgeschwindigkeit am Austritt aus der Düsenanordnung C 11 und Energieverlust im Düsenfeld H c geben wir nicht an.

Die Abmessungen der Düsenblätter bleiben unverändert. Um bei dieser Berechnungsvariante eine reibungslose Öffnung des Strömungsteils zu gewährleisten, werden die Abmessungen der Arbeits- und Leitschaufeln wie folgt angenommen:

l 21 = 0,0268 m, l 12 =0,0293 m, l 22 =0,0319 m ,

B 21 =0,025 m, B 12 = 0,03 m, B 22 = 0,030 m .

Die wichtigsten Ergebnisse der Berechnungen der Turbinenregelstufe für alle fünf Optionen sind in der Tabelle zusammengefasst. 2. Formeln zur Ermittlung aller Zahlenwerte von Größen sind oben am Beispiel der Berechnung einer Turbine mit Drehzahlstufen angegeben.

Aus den Variantenrechnungen (Tabelle 2) ergibt sich, dass der höchste interne relative Wirkungsgrad der Regelstufe η o ist ich max =0,7597 bei durchschnittlichem Durchmesser Dрс =1,159 m (Version mit Geschwindigkeitsverhältnis u/s von =0,22). Dampfenthalpie hinter der Regelstufe in dieser Ausführungsform

H k p Mit =h 0 - H i рс =3304 -260,267=3043,733 kJ/kg.

Diese Enthalpie entspricht dem Zustand des Dampfes an den Punkten a bis p Mit auf der Isobare R k p Mit=0,953 MPa h,s-Diagramme (siehe Abb. 7) und berücksichtigt alle Blatt- und Zusatzverluste der Regelstufe. Ab diesem Zeitpunkt beginnt der Prozess der Dampfexpansion in den ungeregelten Stufen der Turbine.

Tabelle 2

Hauptergebnisse der Berechnung der Turbinenregelstufe

In Unternehmen wird Wasserdampf für technische, Haushalts- und Energiezwecke genutzt.

Für technologische Zwecke werden Tot- und Frischdampf als Kühlmittel eingesetzt. Frischdampf wird beispielsweise zum Kochen von Rohstoffen in Kesseln oder zum Erhitzen und Mischen von Flüssigkeiten durch Sprudeln, zum Erzeugen von Überdruck in Autoklaven sowie zum Ändern des Aggregatzustands eines Stoffes (Verdampfen oder Verdampfen von Flüssigkeit, Trocknen von Stoffen, usw.). In Oberflächenwärmetauschern mit Dampfheizung wird Totdampf genutzt. Der in Fleischverarbeitungsbetrieben verwendete Dampfdruck liegt zwischen 0,15 und 1,2 MPa (1,5–12 kg/cm2).

Für jeden technologischen Vorgang mit Wasserdampf wird sein Verbrauch entsprechend der Wärmebilanz jedes thermischen Prozesses bestimmt. Dabei werden Daten aus Materialbilanzen von Produktberechnungen verwendet. Bei Batch-Prozessen wird die Wärmebehandlungszeit für jeden Zyklus berücksichtigt.

Aus der Wärmebilanz des Prozesses lässt sich im Einzelfall die thermische Belastung des Apparates (Abwärme) ermitteln. Zum Beispiel die Wärme, die beim Erhitzen des Produkts von Anfang an aufgewendet wird ( T n) bis zum Finale ( T j) Temperaturen für eine kontinuierliche Apparatur werden nach Formel 72 bestimmt:

Q = Gc (t k – t n)φ, (72)

Wo Q– zum Heizen aufgewendete Wärme, J/s (W), d. h. thermische Belastung des Gerätes;

G

Mit– spezifische Wärmekapazität des Produkts bei seiner Durchschnittstemperatur, J/kg K;

T Zu, T n – Anfangs- und Endtemperatur, °C;

φ – Koeffizient, der den Wärmeverlust an die Umgebung berücksichtigt
Mittwoch ( φ = 1,03 ÷ 1,05).

Die Wärmekapazität des Produktes wird entweder aus bekannten Fachbüchern ausgewählt oder nach dem Prinzip der Additivität für Mehrkomponentensysteme berechnet.

Um den Aggregatzustand eines Stoffes zu ändern (Erstarrung, Schmelzen, Verdampfen, Kondensation), wird Wärmeenergie verbraucht, deren Menge durch Formel 73 bestimmt wird:

Wo Q– Wärmemenge, J/s (W);

G– Massendurchsatz des Produkts, kg/s;

R– Phasenübergangswärme, J/kg.

Bedeutung R wird anhand von Referenzdaten in Abhängigkeit von der Art des Produkts und der Art des Phasenübergangs des Stoffes ermittelt. Beispielsweise wird die Schmelzwärme von Eis als gleich angenommen R 0 = 335,2 · 10 3 J/kg, Fett

R w = 134·10 3 J/kg. Die Verdampfungswärme hängt vom Druck im Arbeitsvolumen der Apparatur ab: R = F (P A). Bei atmosphärischem Druck R= 2259·10 3 J/kg.

Für kontinuierliche Apparate wird der Wärmeverbrauch pro Zeiteinheit berechnet (J/s (W) – Wärmestrom) und für periodische Apparate – pro Betriebszyklus (J). Um den Wärmeverbrauch pro Schicht (Tag) zu ermitteln, ist es notwendig, den Wärmestrom mit der Betriebszeit des Gerätes pro Schicht, Tag oder mit der Anzahl der Betriebszyklen eines periodischen Gerätes und der Anzahl ähnlicher Geräte zu multiplizieren.

Der Verbrauch von gesättigtem Wasserdampf als Kühlmittel unter der Bedingung seiner vollständigen Kondensation wird durch die Gleichung bestimmt:

Wo D– Menge an Heizwasserdampf, kg (oder Durchflussrate, kg/s);

Q Gesamt – Gesamtwärmeverbrauch oder Wärmelast des thermischen Geräts (kJ, kJ/s), ermittelt aus der Wärmebilanzgleichung des Geräts;

– Enthalpie von trockenem Sattdampf und Kondensat, J/kg;

R– latente Verdampfungswärme, kJ/kg.

Der Frischdampfverbrauch zum Mischen flüssiger Produkte (Sprudeln) wird mit 0,25 kg/min pro 1 m 2 Gerätequerschnitt ermittelt.

Dampfverbrauch für Haushalt und Haushaltsbedarf In diesem Artikel wird Dampf zum Erhitzen von Wasser für Duschen, Wäsche, zum Waschen von Böden und Geräten sowie zum Brühen von Geräten verwendet.

Der Dampfverbrauch für Brühgeräte und Inventar wird durch seinen Durchfluss aus dem Rohr gemäß der Durchflussgleichung bestimmt:

(75)

Wo D w – Dampfverbrauch zum Brühen, kg/Schicht;

D– Innendurchmesser des Schlauchs (0,02 ÷ 0,03 m);

ω – Geschwindigkeit des Dampfaustritts aus dem Rohr (25–30 m/s);

ρ – Dampfdichte, kg/m3 (gemäß den Tabellen von Vukalovich ρ = F(ρ ));

τ – Brühzeit, h (0,3 ÷ 0,5 h).

Wenn wir die Gleichung berücksichtigen τ = 1 h, dann wird der Dampfverbrauch in kg/h ermittelt.

Die Berechnung des Dampfverbrauchs für alle Artikel ist in Tabelle 8.3 zusammengefasst.

Tabelle 8.3 – Dampfverbrauch, kg

Der spezifische Dampfverbrauch wird nach Formel 76 berechnet.

Da Sie sich auf unserer Website befinden, ist es logisch anzunehmen, dass Sie sich für industrielle Dampfgeräte interessieren. Vielleicht entscheiden Sie sich für einen kompakten oder mobilen elektrischen Dampferzeuger für Ihre Werkstatt zur Herstellung von Milch- oder Backwaren, vielleicht suchen Sie die beste Option mit einem Gas-, Flüssig- oder Festbrennstoff-Dampfkessel für den Einbau in ein Betonwerk, oder vielleicht Ihr Unternehmen ist mit der Herstellung von Polystyrolschaum verbunden und die Frage der technischen Ausrüstung muss entschieden werden und Sie dürfen bei der Auswahl keine Fehler machen.

Leider gibt es trotz der enormen Nachfrage nach Dampferzeugern und Kesseln für technologische Zwecke bis heute keine allgemeinen Informationen für potenzielle Verbraucher, die ihnen helfen würden, die Vor- und Nachteile verschiedener Modelle zumindest minimal zu verstehen und diese unabhängig auszuwählen die zu ihnen passen. die ins Budget passen und den Anforderungen des Produktionsprozesses entsprechen.

Unter Berücksichtigung von 20 Jahren Erfahrung in der Arbeit mit dieser Art von Geräten, unter Berücksichtigung der Anforderungen technologischer Prozesse sowie unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile bestimmter Modelle, ohne tief in die Theorie der Thermodynamik einzusteigen, in einem populären Formular stellen wir Ihnen die wichtigsten Punkte vor, die Sie bei der Auswahl von Elektro- und Brennstoffkesseln zur Erzeugung von trockenem Sattdampf wissen müssen.

Abschließend möchte ich kurz auf einige Zahlen eingehen, die Ihnen bei der Auswahl von Dampfgeräten helfen und für die sich Kunden häufig interessieren.

1.- Wenn Sie die Leistung der Anlage kennen, können Sie den Dampfverbrauch (in kg/h) grob abschätzen, indem Sie ihn (Leistung in kW) durch 0,75 dividieren. Und umgekehrt multiplizieren wir den Verbrauch mit 0,75 – wir erhalten Strom. Abhängig vom Wirkungsgrad des Kessels beträgt der Fehler 5 - 7 %.

2.- Sie können kcal in kW umrechnen und dabei das Verhältnis 1 kcal = 1,16 W berücksichtigen

3.- Die Leistung kann anhand der Enthalpiendifferenz aus den Tabellen für gesättigten und überhitzten Dampf genau bestimmt werden. Die Technik ist nicht kompliziert. Anruf. Wir beraten Sie.

Außerdem lässt sich aus der Tabelle leicht die Temperatur von Dampf bei bekanntem Druck bestimmen und umgekehrt.

FRAGMENT DER TABELLE DES GESÄTTIGTEN WASSERDAMPFES

4.- Für dreiphasige elektrische Dampferzeuger können konventionell die folgenden Beziehungen akzeptiert werden:

100 kg/h – 100 l/h – 75 kW – 112 A

5.- Die Auswahl des Querschnitts des Stromkabels hängt nicht nur vom verbrauchten Strom ab, sondern auch von der Länge dieses Kabels.

6.- Nützliche Informationen für Besitzer von Dampfkammern.

Bei der Auswahl eines Dampfkessels ohne Berücksichtigung von Verlusten können Sie den Dampfverbrauch ungefähr abschätzen, indem Sie das Kammervolumen anhand des Verhältnisses kennen: pro 1 Kubikmeter - 2 kg trockener Sattdampf mit niedrigem Druck (bis zu 0,7 atm). .

7.- Bei der Installation von zwei oder mehr Dampferzeugern für einen Verbraucher muss der Anschluss an die Dampfleitung über einen Verteiler (Kamm) erfolgen.

Dampf wird je nach Verwendungszweck unterschieden.

Dampf für technologische Bedürfnisse

Dampf zum Erhitzen

Dampf zur Belüftung

Dampf für Haushalt und Haushaltsbedarf.

Die Dampfquelle für Holzverarbeitungsbetriebe sind je nach Standort meist eigene Kesselhäuser oder städtische Wärmekraftwerke.

Nach der Berechnung des Dampfes für jede Produktions- und Hilfswerkstatt des Unternehmens wird der Gesamtdampfverbrauch berechnet und ein Heizraum ausgewählt oder technische Bedingungen für den Anschluss des Unternehmens an das städtische Wärmekraftwerk ermittelt. Die technischen Spezifikationen geben den Verbindungspunkt der Dampfroute des Unternehmens und seiner Route an.

Die Entwicklung der Planungs- und Austauschdokumentation für Kesselhäuser und den Anschluss an Wärmekraftwerke wird von den Planungsorganisationen von Santekhproekt durchgeführt.

Basierend auf den technischen Eigenschaften der Prozessausrüstung wird der durchschnittliche stündliche Dampfverbrauch pro Stunde ausgewählt. Der Dampfbedarf wird auf Basis des durchschnittlichen stündlichen Dampfverbrauchs berechnet.

8.1 Dampfverbrauch zum Heizen

Zu diesem Zweck sollte die Lufttemperatur in den Produktionsräumen gemäß SNIP 245-87 18 ± 2 ° C betragen. Die Heizung erfolgt im Herbst, Winter und Frühling. Das Heizsystem und das Kühlmittel werden gemäß den Anforderungen des Brandschutzes und der Hygienestandards ausgewählt. Basierend auf dem Kühlmittel werden Heizsysteme unterteilt in: Dampf, Wasser, Luft und kombiniert.

Die Berechnung des Dampfverbrauchs zum Heizen erfolgt nach folgender Formel:

Q= *g*Z*N, (8.1)

wobei: V – Raumvolumen V =24*66*6=9504;

g – spezifischer Dampfverbrauch pro 1000 pro Stunde g= 17;

N – Dauer der Heizperiode N=215;

Z – Betriebsdauer der Heizungsanlage pro Tag Z=24.

Q=0,009504*17*215*24=833,7t

8.2 Berechnung von Dampf zur Belüftung

Alle Holzwerkstätten sind mit einer leistungsstarken Belüftung ausgestattet, die eine große Absaugung warmer Luft aus diesen Räumen zur Folge hat. Um die Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Raum aufrechtzuerhalten, ist zusätzlich eine Zentralheizung erforderlich. Künstliche Zuluft mit Vorwärmung der in den Raum gepumpten Luft.

Der Dampfverbrauch für die Belüftung wird durch die Formel bestimmt:

Q= *g*Z*N*K, (8.2)

wobei: Z=16 – Dauer des Lüftungsbetriebs in Stunden im 2-Schicht-Betriebsmodus;

N – Arbeitsdauer pro Jahr N=260;

K – Gerätebelastungsfaktor K=0,83;

G – spezifischer Dampfverbrauch für die Belüftung 1000 pro Stunde g=100.

Q=16*260*0,009504*0,83*100=3281,5t

8.3 Berechnung von Dampf für den Haushaltsbedarf

Um normale sanitäre und hygienische Arbeitsbedingungen für die Arbeiter zu schaffen, wird kaltes Wasser für den Haushalts- und Trinkwasserbedarf, für Duschen und Waschbecken mit Dampf erhitzt.

Die Berechnung des Dampfverbrauchs zum Erhitzen von Wasser für Duschen und Waschbecken erfolgt nach der Formel:

G*n*ɽ , (8.5)

G*n*ɽ , (8.6)

wobei: g – Wasserdurchfluss

Für eine Dusche (500)

Für ein Waschbecken (180);

n – Anzahl der Duschen oder Waschräume;

ɽ – Nutzungsdauer

Dusche (0,75h)

Waschbecken (0,1 Std.);

– Anzahl der Betriebstage der Duschen pro Jahr (260);

– Warmwassertemperatur (50 ± 5 °C);

– Kaltwassertemperatur (5 °C);

– Wärmeinhalt von Dampf (157,4 kJ/h).

8.4 Berechnung von Dampf für den Haushalts- und Trinkbedarf

Dampf für den Haushalts- und Trinkbedarf wird nach folgender Formel berechnet:

Q= , (8.7)

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Wärmeversorgung

Wärmeversorgungsquellen für Unternehmen der Süßwarenindustrie können der eigene Heizraum oder eine externe zentrale Wärmequelle sein.

Der thermische Energieverbrauch besteht aus dem Verbrauch von heißem Wasser und Dampf für verschiedene Bedürfnisse:

technologisch;

Haushalt;

Sanitär (Heizung, Lüftung, Klimaanlage).

Als Kühlmittel für technologische Zwecke wird gesättigter Dampf (ohne Anwesenheit von Hydrazin oder anderen krebserregenden Stoffen) mit einem Druck von 0,05–1,0 MPa verwendet (für Schokoladenfachgeschäfte 0,8–1,0; für andere Geschäfte 0,05–0,6 MPa).

Das Kühlmittel für das Lüftungs- und Heizsystem ist Hochtemperaturwasser mit den Parametern 150 - 70 0 C, 130 - 70 0 C; für die Warmwasserversorgung – Hochtemperaturwasser mit den gleichen Parametern oder Dampf mit einem Druck von 0,3 MPa – für den Lüftungsbedarf und 0,07 MPa – zum Heizen.

In Kesselräumen von Süßwarenfabriken mit geringer Leistung wird empfohlen, Kessel der Typen E-35/40-11, E-50/40-11, E-75/40-11 zu installieren; in Fabriken mit mittlerer und hoher Leistung - Vertikale Wasserrohrkessel vom Typ DKVR. Die Kessel arbeiten mit einem Druck von 0,9 MPa und ohne Dampfüberhitzung. Durch Reduktion wird Dampf mit niedrigerem Druck für verschiedene Bedürfnisse gewonnen.

Das in den Heizraum für Heizungs- und Lüftungsanlagen zurückgeführte Kondensat wird zu 100 %, für die Industriedampfversorgung zu 80 %, für Warmwasserversorgungsanlagen zu 90 % angenommen.

Berechnung des Dampfverbrauchs

Der Dampfverbrauch für technologische Zwecke kann durch Verbrauchsstandards für einzelne Geräte und Maschinen oder durch aggregierte Indikatoren ermittelt werden.

Die zu entwerfende oder umzubauende Fabrik kann verschiedene Werkstätten umfassen, in denen 2-3 Gruppen von Süßwarenprodukten (Süßigkeiten, Karamell, Kekse usw.) hergestellt werden.

Der Dampfverbrauch für den technologischen Bedarf D 1, kg/h wird durch die Formel bestimmt:

D 1 = P 1 * q t

Dabei ist P t die stündliche Produktivität der Fertigprodukte, t/h;

q t – spezifischer Dampfverbrauch, kg/t.

D 1 = 2,88*1200= 3456 kg/h

Der Dampfverbrauch zum Erhitzen von D 2, kg/h wird nach folgender Formel berechnet:

wobei Q OT der maximale Wärmeverbrauch zum Heizen ist, W;

TO – Wärmetauschereffizienz (TO = 0,95).

Bei der Ermittlung des erforderlichen Wärmeverbrauchs sollten der Standort der Süßwarenfabrik, die Dauer der Heizperiode und die Auslegungstemperaturen berücksichtigt werden.

Der Wärmeverbrauch zum Heizen des Gebäudes Q von, W wird durch die Formel bestimmt:

Q VON = X 0 * V * q VON * (t P - t H)

Wobei X 0 die spezifische thermische Eigenschaft des Gebäudes ist, W/(m 3 *K);

q OT – spezifischer Wärmeverlust 1 m 3 eines Gebäudes, kJ/m 3;

V - Volumen des beheizten Teils, m 3 (V = 11750 m 3);

t P - Durchschnittstemperatur des beheizten Raums, 0 C (t P = 18-20 0 C);

t H – berechnete Wintertemperatur der Außenluft zum Heizen, 0 C;

Q OT = 0,5 * 11750 * 1,26 * (20-(-18))=281295 W

Der Dampfverbrauch für die Belüftung D 3, kg/h wird durch die Formel bestimmt:

wobei Q in der stündliche Wärmeverbrauch für die Belüftung (Luftheizung) ist, W;

i n – Dampfenthalpie, kJ/kg (bei einem Dampfdruck von 0,07 MPa, i n =2666,6 kJ/kg);

i k – Kondensatenthalpie, kJ/kg (i k =375,6 kJ/kg);

TO – Wärmetauschereffizienz (TO = 0,95).

Der Wärmeverbrauch für die Belüftung Q in, W wird durch die Formel bestimmt:

wobei V in die Gesamtmenge der belüfteten Luft ist, m 3 / h;

X in – spezifische Eigenschaften des Gebäudes, W/(m 3 *K);

Luftdichte, kg/m3 (= 1,2 kg/m3);

c – massenspezifische Wärmekapazität von Luft, kJ/(kg*K) (c= 1,0 kJ/(kg*K);

t P - Durchschnittstemperatur belüfteter Räume, 0 C (t P = 18-20 0 C);

t H – Auslegungstemperatur der Außenluft während der Heizperiode, 0 C.

Die Gesamtmenge der belüfteten Luft V in, m 3 / h wird durch die Formel bestimmt:

wobei P in der Prozentsatz der belüfteten Räume ist (50-60);

V - Gebäudevolumen, m 3;

n – durchschnittliche Luftwechselrate pro Stunde (n=3-5).

Der Dampfverbrauch für den Haushaltsbedarf, D 4, kg/h wird nach der Formel bestimmt:

wobei Q Baumwolle die Wärmemenge zum Erhitzen von Wasser für den häuslichen Bedarf ist, W

wobei W der Wasserverbrauch für den Haushaltsbedarf ist, kg/h (W=800 kg/h);

c – spezifische Wärmekapazität von Wasser (c = 4,19 kJ/kg*K);

t H, t K – Anfangs- und Endwassertemperaturen (t H = 10 0 C, t K = 75 0 C).

Der Gesamtdampfverbrauch für die Produktion D s, kg/h beträgt:

Um den Dampfverbrauch für den Nebenbedarf des Heizraums zu ermitteln, ist die Ermittlung der Kondensatverluste erforderlich.

Die Kondensatrückführung aus dem industriellen Dampfversorgungssystem W k 1, kg/h der Süßwarenfabrik beträgt dann 80 %

W k 1 = 0,8*D 1

W k 1 = 0,8*3456=2764,8 kg/h

Die Kondensatrückführung W k 4, kg/h aus der Warmwasserversorgung beträgt dann 90 %

W k 4 = 0,9*D 4

W k 4 = 0,9*100,11=90,1 kg/h

Kondensatverlust D n. k, kg/h sind

Dn. k = D s - (W k 1 - W k 4)

Dn. k = 4562,99 - (2764,8 + 90,1) = 1708,1 kg/h

Der Rohwasserverbrauch B, kg/h zur Deckung der Kondensatverluste wird dann um 20 % höher angesetzt

B = 1,2 * D n. Zu

B = 1,2 * 1708,1 = 2049,72 kg/h

Dampfverbrauch für die Warmwasserbereitung D p.v. , kg/h ist gleich:

wobei i 1 die Enthalpie von Wasser bei =40 0 C (168 kJ/kg) ist;

i 2 - Wasserenthalpie bei =5 0 C (21 kJ/kg);

i n – Dampfenthalpie bei 0,6 MPa (2763 kJ/kg);

i k – Kondensatenthalpie (669 kJ/kg);

Wirkungsgrad des Dampf-Warmwasserbereiters (= 0,95).

Der Dampfverbrauch für die Wasserentgasung D ae, kg/h beträgt

Dabei ist i cp die durchschnittliche Enthalpie des in den Entgaser eintretenden Wassers, kJ/kg (i cp = 433 kJ/kg);

W p.v. - Kondensat aus dem Warmwasserbereiter vor der chemischen Wasseraufbereitung, kg/h (W p.v. = D p.v.).

Gesamtdampfbedarf im Heizraum D k, kg/h

D k = D s + D pv + D ae

D k = 4562,99 + 151,46 + 683,31 = 5397,76 kg/h

Unter Berücksichtigung der Wärmeverluste in Dampfleitungen, Blöcken usw., die 8–10 % betragen können, beträgt der geschätzte Bedarf an Dampf D gesamt, kg/h (für die Winterperiode).

D gesamt = D k * 1,1

D gesamt = 5397,76* 1,1 = 5937,54 kg/h

Auswahl an Dampfkesseln

Die Wahl des Kesseltyps und der Anzahl der Kessel, um allen Anforderungen des Unternehmens gerecht zu werden, erfolgt so, dass sie während der Winterbetriebszeit den maximalen Dampfbedarf decken und im Sommer die Möglichkeit besteht, die Kessel einzeln zu überholen eins. Kessel werden aufgrund ihrer Dampf- und Wärmeleitfähigkeit ausgewählt. Wenn in der Referenzliteratur die Heizfläche angegeben ist, wird die gesamte Heizfläche F, m 2 nach der Formel bestimmt:

wobei D total der geschätzte Dampfbedarf für die Winterperiode ist, kg/h;

h - Sicherheitsfaktor gleich 1,1-1,2;

q k – spezifisches Dampfvolumen, kg/m 2 h, gleich 30–40, je nach Kessel und Brennstoffart;

Nachdem wir die gesamte Heizfläche ermittelt haben, wählen wir den Kessel E-35/40-11 aus und installieren 2 Stück.

Kühlmittelbelüftungskondensat

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