蒸汽凝结水管径计算

100.41W/m

17.65kg/h

说明：每米管道的散热量Q=

蒸汽管道凝结水量W=

青色为所需要输入的数据，黄色为得到的结果。

保温材料的导热系

工作压力下过热蒸汽或饱和蒸汽的

工作压力下饱和水的保温层内壁温

保温层外壁温

保温层内壁半

保温层外壁半

ln(r蒸汽管道经常疏水的凝结水量

0.038W/(m*

℃）

170℃

20℃

140mm

200mm

0.356675

2768kJ/kg

720kJ/kg

100m管长n=导热系数λ=

蒸汽的焓i1=

和水的焓i2=内壁温度t1=

外壁温度t2=

内壁半径r1=

外壁半径r2=

ln(r2/r1)=结水量计算

食品工厂熟化车间蒸汽及凝结水系统设计

摘要：本文介绍了食品工厂熟化车间用汽设备的特点，分别讨论了单排用汽设备和多排用汽设备的蒸汽系统设计。对蒸汽系统管径计算给出了一种简化的校核方法。探讨了凝结水的敷设方式和疏水阀的选型对系统的影响。对凝结水的利用提出了建议。

关键词：蒸汽系统；凝结水系统；食品工厂

引言

食品工厂中常用蒸汽做为加热介质。在食品加工过程中，蒸汽主要用于产品预处理、熟化、杀菌和容器清洗等工序。熟化工序通常是 食品加工工序中的控速工序，而熟化工序的加工时间取决于蒸汽的供应压力与流量。因此，熟化车间蒸汽的供应稳定与否决定了整间食品

工厂的产率和产量。因此，本文重点研究食品工厂中熟化车间的蒸汽 系统设计。

1、熟化车间用汽设备及用汽特征

食品加工中根据产品的不同会用到不同的熟化设备，如中式面点中常用到的蒸箱，卤制品、调料加工、馅料加工中常用到的各种夹层锅。 本文以蒸汽夹层锅为例说明熟化设备的用汽特征。夹层锅根据其加工产品、产能的不同会有不同的型式、容量。但概括来讲，蒸汽夹层锅主体采用食品级 SUS304 材质，由内外锅体组成双层结构。蒸汽通入内外锅体之间的夹层，不与食品直接接触。为了保证产品品质和加热速率，蒸汽温度不宜太低。为了生产检修的安全，蒸汽压力不宜过大。夹层锅一般采用 0.2~0.4Mpa 的饱和蒸汽。

2、蒸汽系统设计

2.1单排用汽设备蒸汽系统设计

在大型的熟肉制品工厂、面食工厂、火锅底料厂等食品工厂中， 往往熟化车间会有十几台甚至几十台的用汽设备。用汽设备通常多排布置。本节讨论单排用汽设备的蒸汽系统的设计。

首先，本文介绍蒸汽管道的管径计算。通常蒸汽管道的管径计算， 往往按参考文献 [1]

推荐的经济流速选型即可。但对供应多台用汽设备的蒸汽多分支管网，为保证各设备蒸汽供应的稳定，需仔细校核蒸汽管道压降。由于蒸汽管道中同时存在着速度和比容的变化，需要利用数值计算迭代求解伯努力方程和蒸汽物性方程。为简化求解过程，本文推荐采用 [2] 中提供的 Unwin 公式来求解管线上下游间的压力降：

管径和压力损失计算_压力流速管径计算公式

管径和压力损失计算

一、管径计算

1、管径计算

蒸汽、热水、压缩空气、氮气、氧气、乙炔按下述三式计算：

按体积流量计算

按质量流量计算

按允许压降计算

式中 — 管道内径（mm ）；

—在工作状态下的体积流量（m3/h）；

—在工作状态下的质量流量（t/h）；

—在工作状态下的流速（m/s）；

—在工作状态下的密度（kg/m3）；

—摩擦阻力系数；

—允许比压降（Pa/m）。

压缩空气、氮气、氧气、乙炔等气体工作状态下的体积流量可由标准状态（0℃，绝对压力0.1013MPa ）下的体积流量换算而得

式中 —标准状态下气体体积流量（m3/h）；

—气体工作温度（℃）；

—气体绝对工作压力（MPa ）。

二、管道压力损失计算

管道中介质流动产生的总压差包括直管段的摩擦阻力压降和管道附件的局部阻力压降，以及管内介质的静压差。

管内介质的总静压差： ；

直管的摩擦阻力压降： ； 管道附件的局部阻力压降： ；

管内介质的静压差： 。

式中Δp—管内介质的总静压差（Pa ）；

Δpm—直管的摩擦阻力压降（Pa ）；

Δpd—管道附件的局部阻力压降（Pa ）；

Δpz—管内介质的静压差（Pa ）；

∑ξ—管件局部阻力系数之和；

∑Ld—管道局部阻力当量长度之和（m ）；

H1—管段始点标高（m ）；

H2—管段终点标高（m ）；

对液体，因其密度大，计算中应计入介质静压差。对蒸汽或气体，其静压差可以忽略不计。

三、允许比压降计算

对各种压力管路的计算公式为

式中 —单位压力降（Pa/m）；

1 9.1 蒸汽网路系统

一、 蒸汽网路水力计算的基本公式

计算蒸汽管道的沿程压力损失时，流量、管径与比摩阻三者的关系式如下

R = 6.88×10-3×K0.25×(Gt2/ρd5.25)， Pa/m （9-1）

d = 0.387×[K0.0476Gt0.381 / (ρR)0.19]， m （9-2）

Gt = 12.06×[(ρR)0.5×d2.625 / K0.125]， t/h （9-3）

式中 R —— 每米管长的沿程压力损失（比摩阻）， Pa/m ；

Gt —— 管段的蒸汽质量流量，t/h；

d —— 管道的内径，m；

K —— 蒸汽管道的当量绝对粗糙度，m，取K=0.2mm=2×10-4 m；

ρ —— 管段中蒸汽的密度，Kg/m3。

为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或表格进行计算。附录9-1给出了蒸汽管道水力计算表。

二、蒸汽网路水力计算特点

1、热媒参数沿途变化较大

蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降，蒸汽温度T下降，导致蒸汽密度变化较大。

2、ρ值改变时，对V、R值进行的修正

在蒸汽网路水力计算中，由于网路长，蒸汽在管道流动过程中的密度变化大，因此必须对密度ρ的变化予以修正计算。

如计算管段的蒸汽密度ρsh与计算采用的水力计算表中的密度ρbi不相同，则应按下式对附表中查出的流速和比摩阻进行修正。

vsh = ( ρbi / ρsh) · vbi m/s （9-4）

Rsh = ( ρbi / ρsh) · Rbi Pa/m （9-5）

式中符号代表的意义同热水网路的水力计算。

3、K值改变时，对R、Ld 值进行的修正

（1）对比摩阻的修正、 2 当蒸汽管道的当量绝对粗糙度Ksh与计算采用的蒸汽水力计算表中的Kbi=0.2mm不符时，同样按下式进行修正：