Bir buhar boru hattındaki buhar akışının nasıl hesaplanacağı. Tahmini buhar akışının belirlenmesi. Çok kademeli bir buhar türbininin hesaplanmasına bir örnek

İşletmelerde su buharı teknolojik, evsel ve enerji amaçlı kullanılmaktadır.

Teknolojik amaçlar için soğutucu olarak sağır ve canlı buhar kullanılır. Canlı buhar, örneğin kazanlarda ham maddeleri kaynatmak veya sıvıları köpürterek ısıtmak ve karıştırmak, otoklavlarda aşırı basınç oluşturmak ve ayrıca sıvıları değiştirmek için kullanılır. toplama durumu maddeler (sıvının buharlaşması veya buharlaşması, malzemelerin kuruması vb.). Buhar ısıtmalı yüzey ısı eşanjörlerinde sağır buhar kullanılır. Et işleme işletmelerinde kullanılan buharın basıncı 0,15 ila 1,2 MPa (1,5 ÷ 12 kg/cm2) arasında değişmektedir.

Su buharı kullanan her teknolojik işlem için tüketimi verilere göre belirlenir. ısı dengesi Her termal işlem. Bu durumda ürün hesaplamalarının malzeme bakiyeleri verileri kullanılır. Periyodik proseslerde her çevrimin ısıl işlem süresi dikkate alınır.

her birinde özel durum termal yük aparat (harcanan ısı), prosesin ısı dengesinden belirlenebilir. Örneğin, ürünü başlangıçtan itibaren ısıtmak için harcanan ısı ( T m) finale ( T j) aparatın sıcaklığı sürekli eylem, formül 72 ile belirlenir:

Q = Gc (tk – tn)φ, (72)

Nerede Q- ısıtmaya harcanan ısı, J / s (W), yani. cihazın termal yükü;

G

İle- ortalama sıcaklıkta ürünün özgül ısı kapasitesi, J/kg K;

Tİle, T n – başlangıç ​​ve son sıcaklık, °C;

φ - çevreye ısı kaybını dikkate alan katsayı
Çarşamba ( φ = 1,03÷1,05).

Ürünün ısı kapasitesi ya bilinen dizinlerden seçilir ya da çok bileşenli sistemler için toplanabilirlik ilkesine göre hesaplanır.

Bir maddenin toplanma durumunu değiştirmek için (katılaşma, erime, buharlaşma, yoğunlaşma), miktarı formül 73 ile belirlenen termal enerji tüketilir:

Nerede Qısı miktarıdır, J/s (W);

Gürünün kütlesel akış hızı, kg/s;

R faz geçişinin ısısıdır, J/kg.

Anlam Rürünün tipine ve maddenin faz geçişi tipine bağlı olarak referans verilere göre belirlenir. Örneğin buzun erime ısısı şöyle alınır: R 0 \u003d 335,2 10 3 J / kg, yağ

R w = 134 10 3 J/kg. Buharlaşma ısısı, cihazın çalışma hacmindeki basınca bağlıdır: R = F (P A). Şu tarihte: atmosferik basınç R= 2259 10 3 J/kg.

Sürekli cihazlar için, ısı tüketimi birim zaman başına (J / s (W) - ısı akışı) ve toplu cihazlar için - bir çalışma döngüsü (J) için hesaplanır. Vardiya başına ısı tüketimini (gün) belirlemek için, ısı akışını, cihazın vardiya başına çalışma süresi, gün veya cihazın çalışma döngü sayısı ile çarpmak gerekir. periyodik eylem ve bu tür cihazların sayısı.

Tam yoğunlaşma koşulu altında bir ısı taşıyıcı olarak doymuş su buharının akış hızı aşağıdaki denklemle belirlenir:

Nerede D- ısıtma suyu buharı miktarı, kg (veya akış hızı, kg / s);

Q toplam - toplam ısı tüketimi veya ısı yükü termal cihaz(kJ, kJ/s), aparatın ısı dengesi denkleminden belirlenir;

– kuru doymuş buhar ve yoğuşmanın entalpisi, J/kg;

R buharlaşmanın gizli ısısıdır, kJ/kg.

Sıvı ürünlerin karıştırılması (kabarcıklanma) için canlı buhar tüketimi, cihazın kesitinin 1 m2'si başına 0,25 kg / dak oranında alınır.

Ekonomik ve evsel ihtiyaçlar için buhar tüketimi Bu başlık altında buhar, duşlar, çamaşırhaneler, zemin ve ekipmanların yıkanması ve ekipmanların haşlanması için suyun ısıtılmasında kullanılır.

Haşlama ekipmanı ve envanter için buhar tüketimi, akış denklemine göre borudan çıkışıyla belirlenir:

(75)

Nerede D w – haşlama için buhar tüketimi, kg/vardiya;

D – iç çap hortum (0,02÷0,03 m);

ω – borudan buhar çıkış hızı (25÷30 m/s);

ρ - buhar yoğunluğu, kg / m3 (Vukalovich'in tablolarına göre ρ = F(ρ ));

τ – haşlama süresi, saat (0,3÷0,5 saat).

Denklemi ele alırsak τ = 1 saat ise buhar tüketimi kg/saat cinsinden belirlenir.

Tüm öğeler için buhar tüketiminin hesaplanması tablo 8.3'te özetlenmiştir.

Tablo 8.3 - Buhar tüketimi, kg

Spesifik buhar tüketimi formül 76 kullanılarak hesaplanır.

Makale, doymuş ve aşırı ısıtılmış buhar tablosunun bir parçasını içermektedir. Bu tablonun yardımıyla buhar basıncının değerine göre durumunun parametrelerinin karşılık gelen değerleri belirlenir.

Sütun 1: Buhar basıncı (p)

Tablo buhar basıncının mutlak değerini bar cinsinden göstermektedir. Bu gerçek akılda tutulmalıdır. Basınç söz konusu olduğunda, kural olarak, manometrenin gösterdiği aşırı basınçtan bahsederler. Ancak proses mühendisleri hesaplamalarında mutlak basıncı kullanırlar. Uygulamada bu farklılık sıklıkla yanlış anlaşılmalara yol açar ve genellikle geri teper.

SI sisteminin kullanılmaya başlanmasıyla birlikte hesaplamalarda yalnızca mutlak basıncın kullanılması gerektiği kabul edildi. Tüm basınç ölçüm cihazları teknolojik ekipman(barometreler hariç) temel olarak gösterge basıncını gösterir, mutlak basıncı kastediyoruz. Normal atmosferik koşullar (deniz seviyesinde) 1 barlık barometrik basınç anlamına gelir. Gösterge basıncı genellikle barg cinsinden gösterilir.

Sütun 2: Doymuş buhar sıcaklığı (ts)

Tabloda basınçla birlikte karşılık gelen doymuş buhar sıcaklığı da verilmektedir. Uygun basınçtaki sıcaklık suyun kaynama noktasını ve dolayısıyla doymuş buharın sıcaklığını belirler. Bu sütundaki sıcaklık değerleri aynı zamanda buharın yoğuşma sıcaklığını da belirler.

8 bar basınçta doymuş buhar sıcaklığı 170°C'dir. 5 bar basınçta buhardan oluşan yoğuşmanın sıcaklığı 152°C'dir.

Sütun 3: Spesifik hacim (v”)

Spesifik hacim m3/kg cinsinden verilir. Buhar basıncı arttıkça özgül hacim azalır. 1 bar basınçta spesifik buhar hacmi 1.694 m3/kg'dır. Veya başka bir deyişle 1 dm3 (1 litre veya 1 kg) suyun buharlaşması sırasında hacmi orijinaline göre 1694 kat artar. sıvı hal. 10 bar basınçta özgül hacim 0,194 m3/kg olup, bu suyun hacminin 194 katıdır. Spesifik hacim değeri, buhar ve yoğuşma boru hatlarının çaplarının hesaplanmasında kullanılır.

Sütun 4: Özgül Ağırlık (ρ=po)

Özgül ağırlık (yoğunluk da denir) kJ/kg cinsinden verilir. 1 m3 hacimde kaç kilogram buhar bulunduğunu gösterir. Artan basınçla spesifik yer çekimi artışlar. 6 bar basınçta 1 m3 hacimli buharın ağırlığı 3,17 kg'dır. 10 bar'da - zaten 5,15 kg ve 25 bar'da - 12,5 kg'dan fazla.

Sütun 5: Doyma entalpisi (h')

Kaynayan suyun entalpisi kJ/kg cinsinden verilir. Bu sütundaki değerler, belirli bir basınçtaki 1 kg suyu kaynama durumuna getirmek için ne kadar ısı enerjisine ihtiyaç duyulduğunu veya aynı basınçta 1 kg sudan yoğunlaşan kondensatın içinde ne kadar ısı enerjisi bulunduğunu gösterir. buhar. Kaynayan suyun özgül entalpisi 1 bar basınçta 417,5 kJ/kg, 10 bar basınçta 762,6 kJ/kg ve 40 bar basınçta 1087 kJ/kg'dır. Buhar basıncının artmasıyla suyun entalpisi artar ve toplam buhar entalpisindeki payı sürekli artar. Bu, buhar basıncı ne kadar yüksek olursa, yoğuşma suyunda o kadar fazla termal enerji kalacağı anlamına gelir.

Sütun 6: Toplam entalpi (h”)

Entalpi kJ/kg cinsinden verilir. Tablonun bu sütunu buhar entalpi değerlerini gösterir. Tablo, entalpinin 31 bar basınca kadar arttığını ve basıncın daha da artmasıyla azaldığını göstermektedir. 25 bar basınçta entalpi değeri 2801 kJ/kg'dır. Karşılaştırma için 75 bar'daki entalpi değeri 2767 kJ/kg'dır.

Sütun 7: Buharlaşmanın termal enerjisi (yoğuşma) (r)

Buharlaşma (yoğunlaşma) entalpisi kJ/kg cinsinden verilir. Bu sütun, uygun basınçta 1 kg kaynar suyun tamamen buharlaşması için gereken termal enerji miktarını verir. Ve bunun tersi de geçerlidir - (doymuş) buharın belirli bir basınçta tamamen yoğunlaşması sürecinde açığa çıkan termal enerji miktarı.

1 bar'da r = 2258 kJ/kg, 12 bar'da r = 1984 kJ/kg ve 80 bar'da r = yalnızca 1443 kJ/kg. Artan basınçla buharlaşma veya yoğunlaşmanın termal enerjisi miktarı azalır.

Kural:

Buhar basıncının artmasıyla kaynayan suyun tamamen buharlaşması için gereken termal enerji miktarı azalır. Ve doymuş buharın uygun basınçta yoğunlaştırılması sürecinde daha az termal enerji açığa çıkar.

Web sitemize girdiğinize göre endüstriyel buhar ekipmanlarıyla ilgilendiğinizi varsaymak mantıklı olacaktır. Belki mandıranız veya fırınınız için kompakt veya mobil bir elektrikli buhar jeneratörü arıyorsunuz, belki de aradığınız en iyi seçenek Bir beton santraline kurulum için gaz, sıvı veya katı yakıtlı buhar kazanı ile veya belki de işiniz polistiren köpük üretimi ile ilgilidir ve teknik ekipman konusunun ele alınması ve seçimde yanılmaması gerekir.

Ne yazık ki yoğun talebe rağmen buhar jeneratörleri ve teknolojik ihtiyaçlar için kazanlar, bugüne kadar potansiyel tüketiciler için çeşitli modellerin avantajları ve dezavantajları hakkında en azından minimum bir fikir edinmelerine, ayrıca bütçeye uygun olanları bağımsız olarak seçmelerine ve karşılamalarına yardımcı olacak genelleştirilmiş bir bilgi bulunmamaktadır. üretim sürecinin gereksinimleri.

Gereksinimler göz önüne alındığında, bu tür ekipmanlarla ilgili 20 yıllık deneyim göz önüne alındığında teknolojik süreçler ve bazı modellerin avantaj ve dezavantajlarını da dikkate alarak, termodinamik teorisinin derinliklerine inmeden, popüler bir biçimde, elektrik ve yakıtla çalışan kazanları seçerken bilmeniz gereken ana noktaları size tanıtacağız. kuru doymuş buhar üretimi.

Sonuç olarak buhar ekipmanı seçerken size yol gösterecek ve müşterilerin sıklıkla ilgi duyduğu bazı rakamlar üzerinde kısaca durmak istiyorum.

1.- Tesisatın gücünü bilerek, buhar tüketimini (kg / saat cinsinden) (kW cinsinden güç) 0,75'e bölerek kabaca tahmin edebilirsiniz. Tam tersine tüketimi 0,75 ile çarpıyoruz - gücü elde ediyoruz. Kazanın verimliliğine bağlı olarak hata %5 - 7 olacaktır.

2.- 1 kcal = 1,16 W oranı verildiğinde kcal'i kW'a dönüştürebilirsiniz.

3.- Güç, doymuş ve kızgın buhar tablolarından alınan entalpi farkıyla doğru bir şekilde belirlenebilir. Teknik zor değil. Arama. istişarede bulunacağız.

Bilinen bir basınçta buhar sıcaklığını tablodan belirlemek de kolaydır; bunun tersi de geçerlidir.

DOYMUŞ SU BUHARI TABLOSUNUN PARÇASI

4.- Üç fazlı elektrikli buhar jeneratörleri için aşağıdaki oranlar şartlı olarak kabul edilebilir:

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

5.- Besleme kablosunun kesitinin seçimi yalnızca tüketilen akıma değil aynı zamanda bu kablonun uzunluğuna da bağlıdır.

6.- Yardımcı bilgi buhar odası sahipleri için.

Kayıpları hesaba katmadan bir buhar kazanı seçerken, odanın hacmini şu orana göre bilerek buhar tüketimini yaklaşık olarak tahmin edebilirsiniz: 1 metreküp başına - 2 kg düşük (0,7 atm'ye kadar) basınçlı kuru doymuş buhar .

7.- Bir tüketici için iki veya daha fazla buhar jeneratörü kurulurken, buhar boru hattına bağlantı bir kolektör (tarak) üzerinden yapılmalıdır.

Buhar amaca bağlı olarak ayırt edilir.

Teknolojik ihtiyaçlar için buhar

Isıtma için buhar

Havalandırma için buhar

Ekonomik ve evsel ihtiyaçlar için buhar.

Ağaç işleme işletmelerinin buhar tedarikinin kaynağı, konuma bağlı olarak genellikle kendi kazan daireleri veya belediye termik santralleridir.

İşletmenin her bir üretim ve yardımcı atölyesi için buhar hesaplandıktan sonra toplam buhar tüketimi hesaplanır ve bir kazan dairesi seçilir veya işletmeyi şehir CHP'sine bağlamak için teknik koşullar elde edilir. İÇİNDE özellikler işletmenin buhar boru hattının bağlantı noktası ve geçiş yolu belirtilmiştir.

Kazan daireleri için tasarım ve vardiya dokümantasyonunun geliştirilmesi ve CHP'ye bağlantı Santekhproekt'in tasarım organizasyonları tarafından yürütülmektedir.

İle teknik özellikler teknolojik ekipmanlarla saatte ortalama saatlik buhar tüketimi seçilir. Buhar talebinin hesaplanması, saatlik ortalama buhar tüketimine dayanmaktadır.

8.1 Isıtma için buhar tüketimi

Hava sıcaklığı endüstriyel tesisler SNIP 245-87'ye göre bu amaç için sonbahar, kış ve bahar zamanıısıtma sağlanır. Isıtma sistemi ve soğutucu, yangın ve yangın şartlarına uygun olarak seçilir. sıhhi normlar. Isı taşıyıcıya göre ısıtma sistemleri buhar, su, hava ve kombine olarak ikiye ayrılır.

Isıtma için buhar tüketiminin hesaplanması aşağıdaki formüle göre yapılır:

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

burada: V odanın hacmidir V =24*66*6=9504;

G- spesifik tüketim saatte 1000 çift g= 17;

N - süre ısıtma sezonu N=215;

Z - Isıtma sisteminin günlük çalışma süresi Z=24.

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

8.2 Havalandırma için buharın hesaplanması

Ağaç işleme endüstrisinin tüm atölyeleri, bu tesislerden büyük miktarda sıcak hava emilmesini gerektiren güçlü havalandırma ile donatılmıştır. Odadaki havanın sıcaklığını ve nemini korumak için aşağıdakilere ek olarak sağlanması gerekir: Merkezi ısıtma. Yapay besleme havalandırması odaya enjekte edilen havanın ön ısıtılması ile.

Havalandırma için buhar tüketimi aşağıdaki formülle belirlenir:

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

burada: Z=16 – 2 vardiyalı çalışmada saat cinsinden havalandırma işleminin süresi;

N – yıllık çalışma süresi N=260;

K – ekipman yük faktörü K=0,83;

G - havalandırma için spesifik buhar tüketimi saatte 1000 g=100.

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

8.3 Ev ihtiyaçları için buharın hesaplanması

İşçiler için normal sıhhi ve hijyenik çalışma koşulları yaratmak amacıyla ısıtma yapılmaktadır. soğuk su ev ve içme ihtiyaçları, duşlar ve lavabolar için feribot.

Duşlar ve lavabolar için suyun ısıtılması için buhar tüketiminin hesaplanması aşağıdaki formüle göre yapılır:

G*n*ɽ , (8.5)

G*n*ɽ , (8.6)

burada: g - su akışı

Duş başına (500)

Bir lavabo (180) için;

n - duş veya tuvalet sayısı;

ɽ – kullanım süresi

Duş (0,75 saat)

Lavabo(0,1 saat);

– yıllık duş günü sayısı (260);

- sıcaklık sıcak su(50±5°С);

– soğuk suyun sıcaklığı (5°С);

– buharın ısı içeriği (157,4 kJ/saat).

8.4 Evsel ve içme ihtiyaçları için buharın hesaplanması

Ev ve içme ihtiyaçları için buharın hesaplanması aşağıdaki formüle göre yapılır:

S= , (8.7)

Endüstriyel tüketiciler için buhar tüketimi

Bir buhar toplayıcısındaki buharın entalpisini belirlemek için, verilen su ve buharın termodinamik özellikleri tablolarını kullanmak gerekir. Gerekli referans malzemeleri Ek B'de verilmiştir bu kılavuz. Belirli bir basınç için doyma eğrisi üzerindeki kuru doymuş buhar ve suyun spesifik hacimlerini ve entalpilerini gösteren Tablo B1'e göre aşağıdakiler verilmektedir:

Doyma sıcaklığı - T HAKKINDA C(sütun 2);

Doyma eğrisindeki suyun entalpisi - , kJ / kg (sütun 5),

Doyma eğrisindeki buhar entalpisi - , kJ/kg (sütun 6).

Değeri tabloda verilen değerler arasında olan bir basınçta buhar ve su entalpilerini belirlemek gerekiyorsa, o zaman aralarındaki miktarların iki bitişik değeri arasında enterpolasyon yapılması gerekir. istenilen değer bulunur.

Bir buhar toplayıcıdaki buharın entalpisi, Tablo B.1'e göre içindeki buhar basıncı () ile belirlenir. Başvurular B.

Üretimden dönen yoğuşma suyunun entalpisi, Ek A'ya göre sıcaklığı ve yoğuşma basıncı ile belirlenir.

Üretimden dönen kondens miktarı

üretimden yoğuşmanın geri dönüşü nerede (verilir).

Isıtma ve havalandırma yükünü karşılamak için buhar tüketimi

Yüzey ısıtıcısının çıkışındaki ısıtma buharı yoğuşmasının sıcaklığının, bu ısıtıcının girişindeki ısıtılan ortamın sıcaklığından 10-15 o C daha yüksek olduğu varsayılmaktadır. Isıtıcıda 8 ısıtılır şebeke suyu 70 o C sıcaklıkla ısıtma şebekesinin dönüş boru hattından giren. Böylece, ısıtıcı 8'in çıkışındaki ısıtma buharı yoğuşmasının sıcaklığını 85 o C'ye eşit alıyoruz.

Yoğuşmanın bu sıcaklığına ve basıncına göre Ek A'daki tabloya göre yoğuşmanın entalpisini buluyoruz:

Sıcak su temini için buhar tüketimi

Isıtma tesisi için buhar tüketimi

Toplam kullanım endüstriyel, konut ve toplumsal yükleri karşılamak için buhar

Kazan dairesinin yardımcı ihtiyaçları için buhar tüketimi, harici yükün% 15-30'u aralığında alınır, yani. endüstriyel, konut ve toplumsal yükleri karşılamak için buhar tüketimi. Kendi ihtiyaçları için sağlanan buhar, kazan dairesinin termal şemasında ilave ve takviye suyunun ısıtılması ve havasının alınması için kullanılır.

Kendi ihtiyaçlarımız için buhar tüketimini %18 olarak kabul ediyoruz. Daha sonra bu değer, kazan dairesinin ısıl şemasının hesaplanması sonucunda belirlenir.

Kendi ihtiyaçları için buhar tüketimi:

Kazan dairesinin ısıl şemasındaki buhar kayıpları, harici buhar tüketiminin %2-3'ü kadardır, biz %3'ünü kabul ediyoruz.

Redüksiyon-soğutma ünitesinden sonra buhar manifoldundan sağlanan buhar miktarı:

Buhar daraltılmış bölümlerden geçtiğinde, basınçta, sıcaklıkta bir azalma ve buharın hacminde ve entropisinde bir artışın eşlik ettiği bir kısma işlemi meydana gelir. Adyabatik kısma işlemi durumunda aşağıdaki koşul sağlanır:

burada: - kısılma sonrası buhar entalpisi, - kısılma öncesi buhar entalpisi.

Böylece kısma işlemi sırasında buhar enerjisi değişmez. Doymuş buharın sıcaklığı doyma (kaynama) sıcaklığına eşittir ve basıncın doğrudan bir fonksiyonudur. Kısma sırasında buhar basıncı ve doyma sıcaklığı düştüğünden, buharda bir miktar aşırı ısınma meydana gelir. Redüksiyon-soğutma tesisinden sonra buharın doymuş kalması için besleme suyu verilir.

ROU'daki su tüketimi şu orana göre belirlenir:

Kazan çıkışındaki buhar entalpisi, Tablo B.1'e göre kazan tamburundaki basınçla belirlenir. Uygulamalar B,

Buhar kollektöründeki buharın entalpisi tarafımızdan daha önce belirlenmişti.

Besleme suyu basıncının, kazan tamburundaki basınçtan %10 daha yüksek olduğu varsayılmaktadır:

Besleme suyunun 1,5 MPa basınçtaki entalpisi Ek A'daki tablodan belirlenir.

Kazan dairesinin tam performansı.