加热计算书
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罐底加热器工艺计算
1.技术参数:
油罐容积:V=10000m3
罐体直径:Di=31200mm
设备重量(空重):W1≈270000kg
加热蒸汽工作压力:1.0MPa(g)
加热蒸汽工作温度:200 0C
环境温度:-1.1~48.9 0C
油罐底部加热并保持油温500C,温升时间为72小时。
罐内介质为重油,重油密度按ρmax=0.98x103kg/m3
重油的比热为1.88~2.10KJ/kg·0C,取2.1 KJ/kg·0C(偏安全)
重油含水:0.5%V
重油的燃点为66 0C
重油的最大动力粘度:180cst
2.工艺计算:
重油的重量:W油=V·ρ油
=10000x0.98x103x95%
=9310000kg
=9.31x106kg
重油中含水的重量:W水=V·ρ水
=10000x0.5%x103
=5x104kg
因为设备保温,因此罐体应是00C以上,现取重油被水蒸气从0 0C加热到50 0C,并保温。
虽然油和水从0 0C到50 0C其比热不一样,但考虑到变化不大,因此油比热取
λ油=2.10 KJ/kg·0C,水的比热λ水=4.2 KJ/kg·0C
则重油从0 0C到50 0C吸收的热量为
Q吸1=W油λ油Δt1+ W水λ水Δt
=9.31x106x2.1x50+5x104x4.2x50
=98805x104KJ
设备金属也被重油加热,现也考虑从0 0C加热到50 0C
金属的比热(碳钢)为λ钢=0.48 KJ/kg·0C
故金属所吸收的热量为:
Q吸2=W金λ钢Δt1
=270000x0.48x50
=6480000KJ
所以:Q吸= Q吸1+ Q吸2
=98805x104+648x104
=99453x104KJ
考虑到热量的损失,如散热取5%
所以:
Q吸总=99453x104÷(1-5%)
=1046873684KJ
考虑到加热器是被浸入到重油中,传热是热传导,经计算加热器的总传热系数为:K≈73kcal/m2·h·0C=305.64KJ/m2·h·0C
而工艺要求加热的时间为72小时,单位时间内的吸热量为
Q吸总’=Q/72=1046873684/72=14539912.28KJ/h
水蒸气的工作压力位1.0MPa,工作温度为200 0C,为过热蒸汽。
工作压力为1.0MPa时饱和蒸汽温度为184 0C
故对数平均温度Δt m为
Δt m=(200-0)-(184-50)/ ln(200/134)
=164.8 0C
所以Q吸总=KSΔt
所以S= Q吸总/KΔt
=14539912.28/(305.64x164.8)
=288.665m2
现取加热管的直径为φ38x3,材料为20#,
进出口的直径为φ57x3.5,分为4组,加热时采用4进4出,保温状况下只采用1组加热1进,防止重油煮沸。
内部加热分配总管直径采用φ133x5,材料为20#。
200 0C蒸汽所放出的热量和吸收的总热量相等
则Q放= Q吸总
=1046873684KJ
单位时间内的释放出的热量为
Q放=Q/72=1046873684/72=14539912.28KJ/h
水蒸气的工作压力位1.0MPa,工作温度为200 0C,为过热蒸汽。
工作压力为1.0MPa时饱和蒸汽温度为184 0C,则考虑到蒸汽出口冷凝到
184 0C的水。
则Q放=W h*(H h1-H h2)+W h*r
H h1为200 0C的蒸汽焓
H h1=2795.5 KJ/Kg
H h2为184 0C的蒸汽焓
H h2=2785.5 KJ/Kg
r为184 0C时的冷凝潜热
r=2004.54 KJ/Kg
又Q放=W h*(H h1-H h2)+W h*r
所以单位时间蒸汽消耗的重量为
W h =Q放/( H h1-H h2+r)
=14539912.28/(2795.5-2785.5+2004.54)
=7217.5 Kg/h
出口加热器工艺计算1.技术参数:
重油出口流量:V=120m3 /h
重油密度ρ=0.98x103kg/m3
重油的比热取2.1 KJ/kg·0C(偏安全)
重油含水:0.5%V
重油的燃点为66 0C
重油的最大动力粘度:180cst
加热蒸汽工作压力:1.0MPa(g)
加热蒸汽工作温度:200 0C
要求重油从50 0C到60 0C后输送。
2.工艺计算
该加热器的直径取Di=550mm
加热器为两管、单壳程,
换热器的传热量为:
重油出口流量:V=120m3 /h
那么油V1=120x0.95 m3 /h
=114 m3 /h
W1=V1·ρ
=114x0.98 x103 =11720kg/h
其中水V2=6 m3 /h
所以换热量:W2=6x1x103
=6000 kg/h
Q1= W1λ1Δt+ W2λ2Δt
=111720x2.1x(60-50)+6000x4.2x(60-50)
=2598120KJ/h
考虑到15%的热量损失
故Q吸 =Q1/0.85
=3056611.765 KJ/h
经计算该换热器的总传热系数
K≈115 kcal/m2·h·0C
此流体传热为错流
对数平均温度差为Δt m =83.2 0C
故总的传热面积为
S=Q/(K·Δt)
=3056611.765/(115x4.18x83.2 )
=76.43 m2
200 0C蒸汽单位时间内所放出的热量和吸收的总热量相等
则Q放= Q吸总
=3056611.765KJ/h
水蒸气的工作压力位1.0MPa,工作温度为200 0C,为过热蒸汽。
工作压力为1.0MPa时饱和蒸汽温度为184 0C,则考虑到蒸汽出口冷凝到184 0C的水。
则Q放=W h*(H h1-H h2)+W h*r
H h1为200 0C的蒸汽焓
H h1=2795.5 KJ/Kg
H h2为184 0C的蒸汽焓
H h2=2785.5 KJ/Kg
r为184 0C时的冷凝潜热
r=2004.54 KJ/Kg
又Q放=W h*(H h1-H h2)+W h*r
所以单位时间蒸汽消耗的重量为
W h =Q放/( H h1-H h2+r)
=3056611.765/(2795.5-2785.5+2004.54)
=1517.3 Kg/h。