蒸汽喷射加热的槽或罐

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1、第2章蒸汽工程和传热蒸汽喷射加热的桶或容器章节2.11蒸汽和冷凝水系统手册2.11.1111第2章蒸汽工程和传热蒸汽喷射加热的桶或容器章节2.11蒸汽喷射加热的槽或罐直接蒸汽喷射加热指的是蒸汽直接喷射到低温的液体中,蒸汽冷凝并对周围液体放热。热传递依靠蒸汽和液体直接接触，因此，这种方法只能适用于那些允许稀释或流体量增加的情况。被加热流体通常是水。蒸汽直接喷射很少用于那些会发生化学反应的情况，例如溶液稀释后发生反应并降低产品性能的场合。在整个工业中，蒸汽直接喷射加热应用最广泛的是锅炉给水箱加热。之所以选择这种方式主要是它简单，

2、不需要换热面或蒸汽疏水阀，而且不用考虑冷凝水回收系统。蒸汽耗量计算：在直接喷射加热中，热量传递的方式与非直接接触式的换热器不同，蒸汽直接的与制程流体直接接触换热，因此蒸汽中含有的可用热量须用不同的方法计算。公式2.11.1给出了计算方法:Qms=公式2.11.1hg-(Tc)p式中：ms=平均蒸汽流量(kg/s)；Q=平均换热功率(kJ/s)；hg=蒸汽焓(取控制阀前的压力)(kJ/kg)；T=水的最终温度(℃)；cp=水的比热(kJ/(kg·℃))。公式2.11.1表示蒸汽喷射利用了蒸汽中所有的蒸发焓（或潜热）和部分液体焓

3、，使用的液体焓的多少取决于被加热水的最终温度。间接加热和直接蒸汽喷射的主要区别是，制程流体的体积（和质量）增加了，增加部分为喷射进来的蒸汽的量。其它的区别是，当计算蒸汽盘管内的蒸汽流量的时候，考虑的是盘管内的蒸汽压力；但是对蒸汽喷射来说，考虑的是控制阀前的压力。在有些情况下（如液体表面没有到达溢流管的液面），随着时间的增加，蒸汽直接喷射会增加液体的静压头，但是，这部分增加非常少，在计算中通常不考虑。影响传热率的因素在公式2.11.1中，蒸汽耗量直接与需要的热量相关。除非蒸汽喷射系统的设计能保证最大换热效率，否则蒸汽汽泡可能直

4、接在液体表面破裂并逃逸到大气中去，蒸汽中含有的热量有一部分会损失到大气环境下，实际的换热率要低于预期值。对那些浸入式盘管，系统启动时的最大换热量取决于通过控制阀和相关管道的蒸汽量以及盘管表面的最大允许换热量。在直接加热中，理论的启动时的最大换热量取决于通过控制阀和管道以及喷射器的最大流量，但是，与上面类似，它同样取决于以下因素：蒸汽气泡的大小-蒸汽气泡的冷凝要取决于这些气泡表面的热传递。为保证蒸汽气泡完全冷凝，表面面积与体积的比值必须尽可能大。单位体积的小气泡的表面积要比大气泡的表面积大的多，因此，要冷凝得快，需要产生很小的

5、气泡。气泡形成的压差（蒸汽管道和蒸汽喷入点处压力差）同样会影响蒸汽气泡的大小。蒸汽的比容随着压力升高而降低，因此，压力下降会增加进入水中的气泡的尺寸。即使蒸汽气泡是从很小的管子里产生的，如果压力很高的话，气泡的体积仍然会增加很多。因此，喷管内的压力越低越好。喷射点的液体静压-喷射点的液体静压会产生一定的背压，因此，压差就会小于蒸汽压力。如果液体的静压力增大而喷管内的蒸汽压力降低，此时压力的变化就很小，这样形成的蒸汽泡达到最小。喷射点的液体静压力越大，蒸汽气泡到达液体表面之间冷凝的机会就越大。2.11.2蒸汽和冷凝水系统手册1

6、12第2章蒸汽工程和传热蒸汽喷射加热的桶或容器章节2.11气泡的速度-喷射点的气泡速度同样取决于蒸汽压力和液体静压力的压差。因此只要使这个压差尽可能低，蒸汽气泡的速度就会降低，这样蒸汽气泡就有足够的时间在到达表面时冷却。液体的温度-蒸汽冷凝的速率与蒸汽和被加热流体的温差成正比。对所有传热制程来说，换热功率与温差成正比。最佳的选择是把液体的温度控制到制程要求的最低点，这样可以获得最大的换热功率，同时没有能量浪费。喷射管喷射管是安装在水箱内的一根很简单的管子，从端部看，上边按照一定规律钻了一些孔（典型的布置按时钟4点钟和8点钟的

7、位置），在长度方向上距离相等，端部是封闭的。蒸汽从这些孔中喷出，形成细小的气泡，这些气泡如预想的一样冷凝或到达液体表面（见图2.11.1).喷射管造价便宜，并容易安装，但是容易产生振动和噪声。更有效的办法是采用正确设计的蒸汽喷射器。Spargepipes不推荐的布置气泡推荐的布置图2.11.1喷射孔的方向例2.11.1-计算采用蒸汽喷射加热的水箱蒸汽负荷1/32/32.0m3.0m3.0m图2.11.2例2.9.1中的水箱步骤1到5的计算是基于例2.9.1和例2.10.1，并考虑了热损失，对盛水（cp=4.19kJ/(kg·

8、℃)）而非弱酸溶液的水箱来说，用蒸汽喷射加热效果要比蒸汽盘管好的多。第1步-利用公式2.6.1计算12000kg的水在2h内从8℃加热到60℃所需要的热量：Qms=公式2.6.1hg-(Tc)p蒸汽和冷凝水系统手册2.11.3113第2章蒸汽工程和传热蒸汽喷射加热的桶或容器章节2.11式中