盘管和夹套加热

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1、第2章蒸汽工程和传热盘管和夹套加热章节2.10蒸汽和冷凝水系统手册2.10.1101第2章蒸汽工程和传热盘管和夹套加热章节2.10盘管和夹套加热容器通常有很多不同的加热方式，本节主要讨论间接加热，在这些系统中，热量通过传热表面进行传递，可以分为：浸入式蒸汽盘管-这是一种应用广泛的传热方式，在容器中，蒸汽盘管浸没在制程流体中。蒸汽夹套-蒸汽在外壁和容器壁之间的环形夹套空间循环，热量通过容器壁进行传递。浸入式蒸汽盘管盘管式容积换热器在船上应用非常普遍，主要用来对很深的罐体内储有的原油、食用油、油脂和

2、糖浆等货物进行加热。这些流体在常温下由于黏度太高而无法处理，因此用蒸汽盘管来升高这些液体的温度，降低它们的黏度以便可以被泵送。盘管式加热的槽同样广泛应用于电镀和金属处理上，电镀中工艺中物体须经过几个工艺槽后金属层才能采用附着在表面上。其中一个最初的工艺称为酸洗，在这个工艺中，钢和铜等材料被浸在酸液或苛性碱溶液中以去掉表面杂质或形成的氧化层。蒸汽盘管选型计算出了需要的热量(见前一节)，并且知道了盘管中蒸汽的压力和温度后，就可以用公式2.5.3计算出需要的换热面积：Q=UA∆T公式2.5.3计算时换

3、热面与盘管的表面积相等，因此，可以得到近似的盘管尺寸。确定‘U’值为了计算换热面积，必须先选择总的换热系数U，这个系数与两种流体的热力性质和输送特性以及其它的条件均有相当的关系。盘管加热会在产品一侧产生热边界层，大空间流体的表面和内部之间存在温度梯度，如果温差非常大，那么自然对流换热就会很明显，于是换热系数就比较大。强制循环（类似搅动）会引起强制对流提高换热系数，对流主要取决于流体的运动，流体的黏度（随温度而不同）对热边界层的影响也很重要。额外的变化还会出现在盘管的蒸汽侧，尤其对长距离的管道而言

4、更是如此。在盘管的进口，蒸汽通常流速较高，含水量相对较少。但是，随着蒸汽在盘管内前进，蒸汽流速会越来越低，而且盘管内会部分地充满水。在很长的盘管中，例如那些远航的油轮或大的储油罐中，经常发现盘管内的压降非常显著。这时，盘管平均温度经常采用的是大约为进口蒸汽压力的75%的饱和蒸汽温度。在一些极端的例子中，平均压力可能会低于进汽压力的40%。另一个变量是盘管自身的材料。尽管盘管本身材料的导热性能差别很大，但由于总的传热效果很大程度上受到热阻层的影响，因此盘管的导热性能对传热效果的影响相对较小。表2.

5、10.1给出的是不同条件下的浸没式蒸汽盘管典型的传热系数。2barg和6barg的蒸汽压力之间的“U”值可以根据插值得到。表2.10.1中显示的数据范围说明了要得到最终额定的“U”值非常困难。通常在选择这些数据的时候，如果使用的蒸汽比较干燥清洁、盘管小并且疏水良好时选择较高的换热系数；当蒸汽品质较差、盘管长并且疏水不好时选择较低的值。推荐的总的传热系数适用于典型的工况和装置，这些推荐值主要由经验得来，已经考虑了一定的安全余量，可用来进行盘管选型。当用于其它流体而不是水的情况下，传热系数会因黏度的

6、变化而变化较大。表2.10.2列出了一些常见流体的换热系数，表2.10.3给出不同口径管道单位长度的表面积。2.10.2蒸汽和冷凝水系统手册102第2章蒸汽工程和传热盘管和夹套加热章节2.10表2.10.1浸没在水中的蒸汽盘管的传热系数总的传热系数U(W/(m2·℃))蒸汽和水的平均温差在30℃左右550-1300蒸汽和水的平均温差在60℃左右1000-1700蒸汽和水的平均温差在110℃左右1300-2700推荐数据U(W/(m2·℃))低压盘管(<2barg)水自然循环550高压盘管(>6b

7、arg)水自然循环1100低压盘管(<2barg)水强制循环1100高压盘管(>6barg)水强制循环1700表2.10.2浸没在不同流体中蒸汽盘管的传热系数中等蒸汽压力（2~6barg），流体自然对流U(W/(m2·℃))轻油170重油80-110油脂30-60*中等蒸汽压力（2~6barg），流体强制对流U(W/(m2·℃))轻油(38℃时200雷氏黏度秒)550中油(38℃时1000雷氏黏度秒)340重油(38℃时3500雷氏黏度秒)170**糖浆(38℃时10000雷氏黏度秒)85*油脂

8、(38℃时50000雷氏黏度秒)55*诸如动物油脂和人造黄油等物质，在常温下为固态，熔解后黏度低。**商业糖浆通常含有水，黏度会大大降低。表2.10.3每米长度管道的公称表面积公称管径(mm)1520253240506580100表面积(m2/m)0.0670.0850.1060.1340.1520.1890.2390.2790.358例2.10.1继续例2.9.1的计算:第1部分启动时的平均蒸汽质量流率(平均热负荷=367kW)第2部分需要的换热面积第3部分推荐的换热器表面积第4部分推荐传热面