Cara menghitung aliran steam pada saluran steam. Penentuan perkiraan konsumsi steam. Contoh perhitungan turbin uap multi tahap

Di perusahaan, uap air digunakan untuk keperluan teknologi, rumah tangga, dan listrik.

Untuk keperluan teknologi, uap mati dan uap hidup digunakan sebagai pendingin. Uap hidup digunakan, misalnya, untuk merebus bahan mentah dalam ketel atau memanaskan dan mencampur cairan dengan cara menggelembung, untuk menciptakan tekanan berlebih dalam autoklaf, serta untuk mengubah keadaan agregasi zat (penguapan atau penguapan cairan, pengeringan bahan, dll). Uap mati digunakan pada penukar panas permukaan dengan pemanas uap. Tekanan uap yang digunakan di pabrik pengolahan daging berkisar antara 0,15 hingga 1,2 MPa (1,5 12 kg/cm2).

Untuk setiap operasi teknologi yang menggunakan uap air, konsumsinya ditentukan berdasarkan data keseimbangan panas setiap proses termal. Dalam hal ini, data saldo material perhitungan produk digunakan. Untuk proses batch, waktu perlakuan panas untuk setiap siklus diperhitungkan.

Di setiap kasus tertentu beban termal peralatan (panas yang dikeluarkan) dapat ditentukan dari keseimbangan panas proses. Misalnya, kalor yang dikeluarkan untuk memanaskan produk dari awal ( T n) ke akhir ( T j) suhu untuk perangkat tindakan terus menerus, ditentukan oleh rumus 72:

Q = Gc (t k – t n)φ, (72)

Di mana Q– panas yang dihabiskan untuk pemanasan, J/s (W), mis. beban termal perangkat;

G

Dengan– kapasitas panas spesifik produk pada suhu rata-rata, J/kg K;

T Ke, T n – suhu awal dan akhir, °C;

φ – koefisien dengan memperhitungkan kehilangan panas ke lingkungan
Rabu ( φ = 1,03±1,05).

Kapasitas panas produk dipilih dari buku referensi terkenal, atau dihitung berdasarkan prinsip aditif untuk sistem multikomponen.

Untuk mengubah keadaan agregat suatu zat (pemadatan, peleburan, penguapan, kondensasi), energi panas dikonsumsi, yang besarnya ditentukan oleh rumus 73:

Di mana Q– jumlah kalor, J/s (W);

G– laju aliran massa produk, kg/s;

R– panas transisi fasa, J/kg.

Arti R ditentukan dari data referensi tergantung pada jenis produk dan jenis transisi fasa zat. Misalnya, panas pencairan es dianggap sama dengan R 0 = 335,2 10 3 J/kg, lemak

R w = 134·10 3 J/kg. Panas penguapan bergantung pada tekanan volume kerja peralatan: R = F (P A). Pada tekanan atmosfir R= 2259·10 3 J/kg.

Untuk peralatan kontinyu, konsumsi panas per satuan waktu dihitung (J/s (W) - aliran panas), dan untuk peralatan periodik - per siklus operasi (J). Untuk menentukan konsumsi panas per shift (hari), aliran panas perlu dikalikan dengan waktu pengoperasian perangkat per shift, hari atau dengan jumlah siklus pengoperasian perangkat. tindakan berkala dan jumlah perangkat serupa.

Konsumsi uap air jenuh sebagai pendingin pada kondisi kondensasi sempurna ditentukan oleh persamaan:

Di mana D– jumlah uap air pemanas, kg (atau laju aliran, kg/s);

Q total – total konsumsi panas atau beban panas peralatan termal(kJ, kJ/s), ditentukan dari persamaan keseimbangan panas peralatan;

– entalpi uap jenuh kering dan kondensat, J/kg;

R– panas laten penguapan, kJ/kg.

Konsumsi steam hidup untuk pencampuran produk cair (bubbling) diambil dengan laju 0,25 kg/menit per 1 m 2 penampang peralatan.

Konsumsi uap untuk kebutuhan rumah tangga dan rumah tangga Berdasarkan pasal ini, uap digunakan untuk memanaskan air untuk mandi, mencuci pakaian, mencuci lantai dan peralatannya, serta peralatan mendidih.

Konsumsi steam untuk peralatan dan inventaris mendidih ditentukan oleh alirannya dari pipa sesuai dengan persamaan aliran:

(75)

Di mana D w – konsumsi uap untuk mendidih, kg/shift;

D – diameter dalam selang (0,02±0,03 m);

ω – kecepatan aliran uap dari pipa (25−30 m/s);

ρ – kepadatan uap, kg/m3 (menurut tabel Vukalovich ρ = F(ρ ));

τ – waktu mendidih, jam (0,3±0,5 jam).

Jika kita mengambil persamaannya τ = 1 jam, maka konsumsi steam ditentukan dalam kg/jam.

Perhitungan konsumsi steam untuk seluruh item dirangkum dalam Tabel 8.3.

Tabel 8.3 - Konsumsi uap, kg

Konsumsi uap spesifik dihitung menggunakan rumus 76.

Artikel ini memberikan penggalan tabel uap jenuh dan super panas. Dengan menggunakan tabel ini, nilai yang sesuai dari parameter keadaannya ditentukan dari nilai tekanan uap.

Kolom 1: Tekanan uap (p)

Tabel menunjukkan nilai absolut tekanan uap dalam bar. Fakta ini harus diingat. Ketika kita berbicara tentang tekanan, kita biasanya berbicara tentang tekanan berlebih, yang ditunjukkan oleh alat pengukur tekanan. Namun, insinyur proses menggunakan tekanan absolut dalam perhitungan mereka. Dalam praktiknya, perbedaan ini seringkali menimbulkan kesalahpahaman dan biasanya menimbulkan akibat yang tidak menyenangkan.

Dengan diperkenalkannya sistem SI, diterima bahwa hanya tekanan absolut yang boleh digunakan dalam perhitungan. Semua alat pengukur tekanan peralatan teknologi(kecuali barometer) terutama menunjukkan tekanan berlebih, yang kami maksud adalah tekanan absolut. Kondisi atmosfer normal (di permukaan laut) berarti tekanan barometrik sebesar 1 bar. Tekanan pengukur biasanya ditunjukkan dalam barg.

Kolom 2: Suhu uap jenuh (ts)

Tabel, bersama dengan tekanan, menunjukkan suhu uap jenuh yang sesuai. Suhu pada tekanan yang sesuai menentukan titik didih air dan suhu uap jenuhnya. Nilai temperatur pada kolom ini juga menentukan temperatur kondensasi uap.

Pada tekanan 8 bar, suhu uap jenuhnya adalah 170°C. Kondensat yang terbentuk dari uap pada tekanan 5 bar memiliki suhu 152 °C.

Kolom 3: Volume spesifik (v”)

Volume spesifik ditunjukkan dalam m3/kg. Dengan meningkatnya tekanan uap, volume spesifiknya berkurang. Pada tekanan 1 bar, volume spesifik steam adalah 1,694 m3/kg. Atau dengan kata lain 1 dm3 (1 liter atau 1 kg) air pada saat penguapan meningkat volumenya sebesar 1694 kali lipat dibandingkan aslinya keadaan cair. Pada tekanan 10 bar, volume spesifiknya adalah 0,194 m3/kg, 194 kali lebih besar dari volume air. Nilai volume spesifik digunakan dalam menghitung diameter pipa uap dan kondensat.

Kolom 4: Berat jenis (ρ=rho)

Berat jenis (juga disebut massa jenis) dinyatakan dalam kJ/kg. Ini menunjukkan berapa kilogram uap yang terkandung dalam volume 1 m3. Dengan meningkatnya tekanan berat jenis meningkat. Pada tekanan 6 bar, steam dengan volume 1m3 mempunyai berat 3,17 kg. Pada 10 bar - sudah 5,15 kg dan pada 25 bar - lebih dari 12,5 kg.

Kolom 5 : Entalpi kejenuhan (h’)

Entalpi air mendidih dinyatakan dalam kJ/kg. Nilai pada kolom ini menunjukkan berapa banyak energi panas yang diperlukan untuk mendidihkan 1 kg air pada tekanan tertentu, atau berapa banyak energi panas yang terkandung dalam kondensat yang mengembun dari 1 kg uap pada tekanan yang sama. Pada tekanan 1 bar, entalpi spesifik air mendidih adalah 417,5 kJ/kg, pada 10 bar – 762,6 kJ/kg, dan pada 40 bar – 1087 kJ/kg. Dengan meningkatnya tekanan uap, entalpi air meningkat, dan bagiannya dalam total entalpi uap terus meningkat. Artinya semakin tinggi tekanan uap maka semakin banyak energi panas yang tersisa di kondensat.

Kolom 6: Entalpi total (h”)

Entalpi diberikan dalam kJ/kg. Kolom tabel ini menunjukkan nilai entalpi uap. Tabel tersebut menunjukkan bahwa entalpi meningkat hingga tekanan 31 bar dan menurun seiring dengan peningkatan tekanan lebih lanjut. Pada tekanan 25 bar nilai entalpinya adalah 2801 kJ/kg. Sebagai perbandingan, nilai entalpi pada 75 bar adalah 2767 kJ/kg.

Kolom 7: Energi panas penguapan (kondensasi) (r)

Entalpi penguapan (kondensasi) ditunjukkan dalam kJ/kg. Kolom ini menunjukkan jumlah energi panas yang diperlukan untuk menguapkan seluruh 1 kg air mendidih pada tekanan yang sesuai. Dan sebaliknya - jumlah energi panas yang dilepaskan selama proses kondensasi sempurna uap (jenuh) pada tekanan tertentu.

Pada tekanan 1 bar r = 2258 kJ/kg, pada 12 bar r = 1984 kJ/kg dan pada 80 bar r = hanya 1443 kJ/kg. Ketika tekanan meningkat, jumlah energi panas penguapan atau kondensasi berkurang.

Aturan:

Ketika tekanan uap meningkat, jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air mendidih sepenuhnya berkurang. Dan dalam proses kondensasi uap jenuh pada tekanan yang sesuai, lebih sedikit energi panas yang dilepaskan.

Karena Anda telah mengunjungi situs web kami, masuk akal untuk berasumsi bahwa Anda tertarik dengan peralatan uap industri. Mungkin Anda sedang mencari generator uap listrik kompak atau mobile untuk bengkel Anda yang memproduksi produk susu atau roti, mungkin Anda sedang mencari pilihan terbaik dengan ketel uap berbahan bakar gas, cair atau padat untuk dipasang di pabrik beton, atau mungkin bisnis Anda terkait dengan produksi polistiren yang diperluas dan masalah peralatan teknis perlu diselesaikan dan tidak salah dalam memilih.

Sayangnya, meski permintaannya sangat besar pembangkit uap dan boiler untuk kebutuhan teknologi, hingga saat ini belum ada informasi umum bagi calon konsumen yang dapat membantu mereka mendapatkan setidaknya gambaran minimal tentang kelebihan dan kekurangan berbagai model, serta secara mandiri memilih model yang sesuai dengan anggaran dan memenuhi persyaratan proses produksi.

Mempertimbangkan 20 tahun pengalaman dengan peralatan jenis ini, dengan mempertimbangkan persyaratan proses teknologi, dan juga dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan model tertentu, tanpa mendalami teori termodinamika, dalam bentuk yang populer kami akan memperkenalkan Anda pada poin-poin utama yang perlu Anda ketahui ketika memilih boiler listrik dan bahan bakar untuk produksi uap jenuh kering.

Sebagai kesimpulan, saya ingin membahas secara singkat beberapa angka yang akan membantu Anda menavigasi ketika memilih peralatan uap dan yang sering diminati pelanggan.

1.- Mengetahui daya instalasi, Anda dapat memperkirakan secara kasar konsumsi uap (dalam kg/jam) dengan membaginya (daya dalam kW) dengan 0,75. Dan, sebaliknya, kita mengalikan konsumsi dengan 0,75 - kita mendapatkan tenaga. Tergantung pada efisiensi boiler, kesalahannya adalah 5 - 7%.

2.- Anda dapat mengonversi kkal ke kW, dengan mempertimbangkan rasio 1 kkal = 1,16 W

3.- Daya dapat ditentukan secara akurat dengan perbedaan entalpi yang diambil dari tabel steam jenuh dan super panas. Tekniknya tidak rumit. Panggilan. Kami akan berkonsultasi.

Selain itu, dari tabel mudah untuk menentukan suhu steam pada tekanan yang diketahui dan sebaliknya.

FRAGMEN TABEL UAP AIR JENUH

4.- Untuk pembangkit uap listrik tiga fase, hubungan berikut dapat diterima secara konvensional:

100 kg/jam - 100 l/jam - 75kW - 112A

5.- Pemilihan penampang kabel daya tidak hanya bergantung pada arus yang dikonsumsi, tetapi juga pada panjang kabel tersebut.

6.- Informasi bermanfaat untuk pemilik ruang uap.

Saat memilih ketel uap tanpa memperhitungkan kerugian, Anda dapat memperkirakan konsumsi uap secara kasar, mengetahui volume ruang sesuai dengan rasio: per 1 meter kubik - 2 kg uap jenuh kering dengan tekanan rendah (hingga 0,7 atm) .

7.- Apabila memasang dua atau lebih pembangkit uap untuk satu konsumen, sambungan ke saluran uap harus dilakukan melalui manifold (sisir).

Steam dibedakan berdasarkan tujuannya.

Steam untuk kebutuhan teknologi

Uap untuk pemanasan

Uap untuk ventilasi

Steam untuk kebutuhan rumah tangga dan rumah tangga.

Sumber uap untuk perusahaan pengolahan kayu biasanya berasal dari rumah ketel atau pembangkit listrik tenaga panas kota, tergantung lokasinya.

Setelah menghitung uap untuk setiap bengkel produksi dan tambahan perusahaan, total konsumsi uap dihitung dan ruang ketel dipilih, atau spesifikasi teknis diperoleh untuk menghubungkan perusahaan ke pembangkit listrik tenaga panas kota. DI DALAM kondisi teknis titik sambungan jalur uap perusahaan dan jalurnya ditunjukkan.

Pengembangan dokumentasi desain dan penggantian rumah boiler dan koneksi ke pembangkit listrik termal dilakukan oleh organisasi desain Santekhproekt.

Oleh spesifikasi teknis peralatan teknologi, konsumsi uap rata-rata per jam per jam dipilih. Kebutuhan uap dihitung berdasarkan rata-rata konsumsi uap per jam.

8.1 Konsumsi uap untuk pemanasan

Suhu udara di tempat produksi menurut SNIP 245-87 suhunya harus 18±2ºС untuk tujuan ini di musim gugur, musim dingin, dan waktu musim semi pemanasan disediakan. Sistem pemanas dan cairan pendingin dipilih sesuai dengan keselamatan kebakaran dan standar sanitasi. Berdasarkan cairan pendinginnya, sistem pemanas dibagi menjadi: uap, air, udara dan gabungan.

Perhitungan konsumsi uap untuk pemanasan dilakukan dengan menggunakan rumus:

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

dimana: V – volume ruangan V =24*66*6=9504;

G - konsumsi tertentu uap per 1000 per jam g= 17;

N – durasi musim pemanasan N=215;

Z – durasi pengoperasian sistem pemanas per hari Z=24.

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

8.2 Perhitungan uap untuk ventilasi

Semua bengkel pertukangan kayu dilengkapi dengan ventilasi yang kuat, yang memerlukan pengisapan besar udara hangat dari ruangan ini. Untuk menjaga suhu dan kelembaban udara dalam ruangan, perlu disediakan pula pemanas sentral. Palsu ventilasi pasokan dengan pemanasan awal udara dipaksa masuk ke dalam ruangan.

Konsumsi uap untuk ventilasi ditentukan dengan rumus:

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

dimana: Z=16 – durasi pengoperasian ventilasi dalam jam dalam mode pengoperasian 2 shift;

N – durasi kerja per tahun N=260;

K – faktor beban peralatan K=0,83;

G – konsumsi uap spesifik untuk ventilasi 1000 per jam g=100.

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

8.3 Perhitungan steam untuk kebutuhan rumah tangga

Untuk menciptakan kondisi kerja yang sanitasi dan higienis bagi pekerja, pemanasan dilakukan air dingin steam untuk keperluan rumah tangga dan minum, untuk mandi dan wastafel.

Perhitungan konsumsi uap untuk memanaskan air pancuran dan wastafel dilakukan dengan menggunakan rumus:

G*n*ɽ, (8.5)

G*n*ɽ, (8.6)

dimana: g – aliran air

Untuk sekali mandi (500)

Untuk satu wastafel (180);

n – jumlah kamar mandi atau kamar kecil;

ɽ – durasi penggunaan

Mandi (0,75 jam)

Wastafel (0,1 jam);

– jumlah hari operasional hujan per tahun (260);

- suhu air panas(50±5ºС);

– suhu air dingin (5ºС);

– kandungan panas uap (157,4 kJ/jam).

8.4 Perhitungan steam untuk kebutuhan rumah tangga dan minum

Uap untuk kebutuhan rumah tangga dan minum dihitung dengan rumus:

Q= , (8.7)

Konsumsi uap untuk konsumen industri

Untuk menentukan entalpi uap dalam manifold uap, perlu menggunakan tabel sifat termodinamika air dan uap yang diberikan. Diperlukan bahan referensi diberikan dalam Lampiran B panduan ini. Berdasarkan Tabel B1 yang menunjukkan volume spesifik dan entalpi uap jenuh kering dan air pada kurva saturasi pada tekanan tertentu, diberikan sebagai berikut:

Suhu saturasi - T TENTANG C(kolom 2);

Entalpi air pada kurva saturasi - , kJ/kg (kolom 5),

Entalpi uap pada kurva saturasi - , kJ/kg (kolom 6).

Jika perlu menentukan entalpi uap dan air pada tekanan yang nilainya terletak di antara nilai-nilai yang diberikan dalam tabel, maka perlu dilakukan interpolasi antara dua nilai yang berdekatan dari nilai-nilai di antaranya. nilai yang diperlukan berada.

Entalpi steam dalam steam header ditentukan oleh tekanan steam di dalamnya () sesuai Tabel B.1. Lampiran B.

Entalpi kondensat yang dikembalikan dari produksi ditentukan oleh suhu dan tekanan kondensat menurut Lampiran A.

Jumlah kondensat yang dikembalikan dari produksi

dimana kembalinya kondensat dari produksi (ditentukan).

Konsumsi uap untuk menutupi beban pemanasan dan ventilasi

Suhu kondensat uap pemanas di saluran keluar pemanas permukaan diasumsikan 10-15 o C lebih tinggi dari suhu media panas di saluran masuk pemanas ini. Di dalam pemanas 8 dipanaskan air jaringan, yang masuk dari pipa balik jaringan pemanas dengan suhu 70 o C. Jadi, kita ambil suhu kondensat uap pemanas di outlet pemanas 8 sama dengan 85 o C.

Dengan menggunakan suhu dan tekanan kondensat ini, dengan menggunakan tabel pada Lampiran A, kita mencari entalpi kondensat:

Konsumsi uap untuk pasokan air panas

Konsumsi uap untuk pabrik pemanas

Jumlah konsumsi uap untuk menutupi beban produksi dan perumahan serta utilitas

Konsumsi steam untuk kebutuhan rumah boiler sendiri diasumsikan berada pada kisaran 15-30% dari beban luar, yaitu. konsumsi uap untuk menutupi produksi dan perumahan dan beban komunal. Uap yang digunakan untuk kebutuhan tambahan digunakan dalam sirkuit termal ruang ketel untuk memanaskan air tambahan dan air tambahan, serta untuk deaerasinya.

Konsumsi steam untuk kebutuhan sendiri kita ambil 18%. Selanjutnya, nilai ini diklarifikasi sebagai hasil perhitungan diagram termal ruang ketel.

Konsumsi steam untuk kebutuhan sendiri:

Kehilangan uap di sirkuit termal ruang ketel adalah 2-3% dari konsumsi uap eksternal, kami asumsikan 3%.

Jumlah uap yang disuplai melalui header uap setelah unit pendingin reduksi:

Ketika uap melewati bagian yang menyempit, terjadi proses pelambatan yang disertai dengan penurunan tekanan, suhu, dan peningkatan volume dan entropi uap. Untuk kasus proses pelambatan adiabatik, kondisi berikut dipenuhi:

dimana: adalah entalpi steam setelah throttling, adalah entalpi steam sebelum throttling.

Dengan demikian, energi uap tidak berubah selama proses throttling. Suhu uap jenuh sama dengan suhu saturasi (mendidih) dan merupakan fungsi langsung dari tekanan. Karena tekanan uap dan suhu saturasi menurun selama pelambatan, terjadi panas berlebih pada uap. Agar steam setelah unit pendingin reduksi tetap jenuh, air umpan disuplai ke dalamnya.

Konsumsi air di ROU ditentukan oleh perbandingan:

Entalpi steam pada saluran keluar boiler ditentukan oleh tekanan di dalam drum boiler sesuai Tabel B.1. Lampiran B,

Kita telah menentukan entalpi uap pada steam header tadi, .

Kami mengambil tekanan air umpan menjadi 10% lebih tinggi dari tekanan dalam drum boiler:

Entalpi air umpan pada tekanan 1,5 MPa ditentukan dari tabel pada Lampiran A.

Kinerja ruang ketel penuh.