盘管技术范文

盘管技术范文（精选9篇）

盘管技术 第1篇

暖通空调是建筑楼宇的重要设施, 而风机盘管又是暖通空调中应用最广泛的末端设备。传统交流电机驱动的风机盘管技术成熟, 但仍有需要优化的地方, 如传统交流电机驱动方式能耗高, 且会直接影响空调环境的温湿度控制效果等。采用直流无刷电机技术能有效改善上述问题。相对于传统交流电机而言, 直流无刷电机采用电子换向方式代替了传统机械换向方式, 从而有效避免了机械换向产生的电磁干扰及噪音, 使室内环境更安静舒适, 同时也降低了能耗。在风机盘管系统中, 直流无刷电机逐步取代传统交流电机是发展的必然趋势。

1技术对比

直流无刷电机不使用机械的电刷装置, 而是采用方波自控式永磁同步电机, 以霍尔传感器取代碳刷换向器, 以钕铁硼作为转子的永磁材料, 性能上较传统的交流电机有很大优势, 是当今最理想的调速电机。下面通过厂家提供的相关产品数据对二者在噪声、平均功耗、舒适性等方面进行比较分析。

1.1噪声

以某空调3排管标准型中档风速为例, 噪声对比结果如表1所示。

分析表1可得, 直流无刷电机风机盘管的噪声较普通风机盘管降低1~2.5dB (A) , 降噪百分率在1.12%~5.38%之间。 得以降噪的主要原因为: (1) 无电磁噪声。直流无刷电机采用电子换向代替机械换向, 从而避免了机械换向过程中产生的电磁干扰及电磁噪声, 运行安静。 (2) 最低转速运行。风机转速越高, 噪声越大。传统风机盘管只能进行3档调速, 无法按实际需求运行, 直流无刷电机风机盘管可通过无极调速, 实现机组最低转速运行。

1.2平均功耗

对于风机盘管来说, 平均功耗才能更准确地反映实际的用电量。风机盘管绝大部分时间是在部分负荷下运行:75% ~ 100%负荷运行时间占空调全年供冷时间约10%;50% ~75% 负荷运行时间占空调全年供冷时间约50%;50%以下负荷运行时间占空调全年供冷时间约40%。故:

平均功耗=高档风量功耗 10% + 中档风量功耗 50% +低档风量功耗40%

以某空调3排管标准型为例, 功耗对比结果如表2所示。

单位:W

计算后可得直流无刷电机风机盘管平均功耗较普通风机盘管降低46.8%。前人曾对不同厂家的直流与交流电机风机盘管做过实际性能测试, 有如表3所示数据。

实际上节能率从24.33% ~48.8% 不等, 与理论计算值接近。

1.3舒适性

采用传统交流电机风机盘管的空调室内温度偏差达 ±2 ℃, 出风只能3档调速, 容易造成忽冷忽热, 环境温度波动频繁, 使人体感觉不舒服。采用直流无刷电机风机盘管的空调可使室内温度精度达到±0.5 ℃, 风量以1r/min进行调节, 摆脱了传统空调系统忽冷忽热的送风困境, 人体感更舒适。

2经济性对比

某一厂家2种不同类型风机盘管成本对比如表4所示。

笔者以一栋26层高的写字楼项目为例进行经济性对比 (表5) 。

该项目总冷量估算约为6 080kW, 约需660台HFCF10当量的风量盘管 (每台3排管HFCF10的制冷量为9.2kW) , 按每天工作8h、一年开启空调264天计算, 能够节省电量:

每年省下来的电费则为 :

静态回收期为 :

每年为社会减排二氧化碳51t (按生产1kWh电需产生1.066kg二氧化碳计算) 。

3风机盘管发展现状与制约因素

我国早在2003年就发布并开始执行GB/T192322003 《风机盘管机组》标准。随着中央空调市场需求的快速增长, 风机盘管技术和产品也不断推陈出新, 呈现出百花齐放的局面。 从近2年整体态势来看, 末端产品 (包含风机盘管) 的销售总量占全国中央空调市场总量的20%左右, 高端市场与中低端市场的销售份额大致为35%和65%。直流无刷电机风机盘管占高端市场的份额约为30%。我国风机盘管行业发展相对成熟, 其属于中央空调的末端设备, 用量比较大, 虽然产品质量和特性会直接影响最终使用效果, 但很多企业受资金限制只能从小厂选购价格低廉的传统电机风机盘管。

4结语

由上述技术分析可知, 直流无刷电机风机盘管具有节能效果显著, 空调房间温度控制稳定、舒适, 有利于自动独立调节, 运转安全可靠等功效。由上述经济性分析可知, 虽然直流无刷电机在初投资成本上仍较普通风机盘管高, 然而通过对日后运行成本的计算, 直流无刷电机仍然值得推广使用。国家应该进一步从节能减排出发多鼓励空调厂家生产节能型风机盘管, 支持和引导设计人员向此方向改进设计, 在政府建设项目中带头采用推广新型节能产品, 使得直流无刷电机这种节能技术有可能大面积地在民用建筑暖通系统中应用, 为我国的节能减排事业作出贡献。

摘要：目前已有不少空调厂家生产采用直流无刷电机风机盘管的产品, 然而经过多年的市场推广, 直流无刷电机风机盘管仍未能取代传统交流电机风机盘管成为市场主流设备。现通过对直流无刷电机风机盘管与传统交流电机风机盘管的各方面对比, 找出直流无刷电机风机盘管的技术经济优势, 从而为暖通空调工程节能减排设计提供新的选择。

关键词：直流无刷电机,风机盘管,技术,经济性,节能

参考文献

[1]郭庆鼎, 赵希梅.直流无刷电机原理与技术应用[M].中国电力出版社, 2008

U盘管理规定 第2篇

第一章 总则

第一条 为加强公司U盘使用和销毁的全过程管理，确保公司计算机信息安全，及日后评审需要和保密性考虑，特制订本规定。第二条 本规定适用于公司所有员工 第二章

使用说明

第三条 公司U盘管理，遵循“统一购置、统一标识、统一管理”的原则进行严格管理，由行政部负责日常使用登记管理。

第四条 公司U盘仅用于存储工作信息，不得于其他用途。公司电脑设备只能使用公司登记管理的U盘进行拷贝信息。

第五条 禁止将U盘里涉及公司企业秘密的信息拷贝到公司以外的计算机上。

第六条 员工需要使用U盘时，需向行政部登记申请使用，使用完毕后请把拷至U盘内容清除，并尽快归还行政部，由行政部在《U盘登记表上》注明归还时间,U盘使用需当天借当天归还，由行政部监督管理。

第七条 U盘原则上不能带出公司使用，如因工作需要必须带出公司，需在钉钉系统通用审批上申请，由总经理同意后方可带离。第八条 如U盘损坏无法正常使用时，请及时联系行政部，由专业负责人进行维修，如无法维修需做报废处理时，由专业负责人把U盘相关信息清除销毁。

第九条 如U盘不慎遗失，当事人应立即报本部门负责人，及时采取有效措施，防止信息泄密，如有泄密情况发生由当事人负全部责任，第十条 本办法由公司行政部负责解释修改，由行政部及部门经理监督执行。

盘管换热的数值模拟 第3篇

盘管式换热器,是在螺旋板式换热器的基础上,进行了一系列的试验研究后,新研制的一种利用钢管代替钢板的新型结构。它既具有螺旋板式换热器的优点,且克服了螺旋板式换热器的许多不足。具有换热效率更高,可承受较高的工作压力和压差,且重量轻等优点。螺旋板式换热器属于冷热流体相互逆流且各自旋流的换热方式,为换热效果较理想的一种方式。螺旋板换热器是由冷、热媒进出口与螺旋式卷曲的换热板构成,在其结构中有冷媒、热媒两个螺旋通道,冷热媒间可逆流换热。管内宜通高温、高压流体,相应地管外宜通低压、低温的流体,该换热装置可用于气气、液液、气液间的热交换[1]。本文是利用流体计算软件FLUENT对盘管换热后容器内部的温度场、速度场、压力场的分布情况进行仿真计算模拟,从改变容器的入口速度、盘管的入口速度等初始条件的角度进行数值计算分析,最终通过计算分析可知容器和盘管的入口速度对容器和盘管的进出口温差的影响。通过本项目的研究,对以后有关盘管换热问题的学习具有指导意义。

1 Fluent对盘管换热仿真计算

1.1盘管几何模型的建立

盘管换热器的主要部分是螺旋管与圆柱体,螺旋管的高度为330 mm,螺旋圈数为5,螺旋管半径为120 mm,圆柱体的高度400 mm,半径为150 mm,模型以真实尺寸的十分之一建模[2]。

对于螺旋管的建模可以应用多种方法进行,这里采用AUTOCAD建模后将其生成为SAT格式导入GAMBIT的方法。导入到GAMBIT中的模型(见图1)。

在GAMBIT中得到螺旋管模型之后,可以应用GAMBIT的建模功能对螺旋管增加长度为400 mm入口部分,画出入口段后对两个几何体进行并集运算即可得到整个包括入口段的螺旋管模型。

在GAMBIT中分别建立一个高为400 mm,底面半径为150 mm的圆柱体。一个方向为z轴的一个小圆柱体,并且复制一个沿Z轴同大小的圆柱体。将两个小圆柱移动成两个相对称的圆柱体,将大圆柱体与两个小圆柱体合并成一个整体,使两个小圆柱体成为容器的出口与入口,并且把将盘管与盘管壁分离开(见图2)。

1.2划分网格

GAMBIT提供了多种网格划分方式,结合螺旋管和圆柱体的几何结构特点,选择了以Tet/Hybrid Tgrid方法作为体网格划分方案,直接进行体网格划分(见图3)。

1.3边界条件的设定

对于边界条件的定义,FLUENT提供了更为全面的定义方法,在GAMBIT中对边界条件的定义主要是定义边界条件的种类。此例中定义螺旋管和容器的入口为速度微入口边界条件,出口为自由出流边界条件,其余部分默认为固壁边界[3]。

1.4选择计算模型

选择Eulerian模型[4],欧拉模型适合于多种多相流动的数值模拟。在欧拉模型计算中,各种物相受到的背景压强是一样的,每种物相的动量方程和连续性方程都是单独求解,计算中可以针对每一种物相,或其混合物,采用K-epsilon Model进行湍流计算,得到的计算结果较准确。

1.5Fluent 的计算

设置求解器参数

操作:$\begin{array}{|c|}\hline \text{S}\text{o}\text{l}\text{v}\text{e}\\ \hline\end{array}\begin{array}{|c|}\hline \text{C}\text{o}\text{n}\text{t}\text{r}\text{o}\text{l}\text{s}\\ \hline\end{array}\text{S}\text{o}\text{l}\text{u}\text{t}\text{i}\text{o}\text{n}\cdots$

打开求解控制面板;

将Momentum、Turbulence Kinetic Energy、Turbulence Dissipation Rate设置为二阶精度类型,其余参数保持默认设置。将上述三个方程改为二阶精度可有效提高计算精度,对于梯度较大区域的计算更加准确。

求解初始化

操作:$\begin{array}{|c|}\hline \text{S}\text{o}\text{l}\text{v}\text{e}\\ \hline\end{array}\begin{array}{|c|}\hline \text{Ι}\text{n}\text{i}\text{t}\text{i}\text{a}\text{l}\text{i}\text{z}\text{e}\\ \hline\end{array}\text{Ι}\text{n}\text{i}\text{t}\text{i}\text{a}\text{l}\text{i}\text{z}\text{e}\cdots$

打开求解初始化设置对话框,对入口进行初始化;

点击Init。

设置监视窗口

操作:$\begin{array}{|c|}\hline \text{S}\text{o}\text{l}\text{v}\text{e}\\ \hline\end{array}\begin{array}{|c|}\hline \text{Μ}\text{o}\text{n}\text{i}\text{t}\text{o}\text{r}\text{s}\\ \hline\end{array}\cdots$

设置残差曲线监视器对迭代结果进行监视;

保存Case文件

操作:$\begin{array}{|c|}\hline \text{F}\text{i}\text{l}\text{e}\\ \hline\end{array}\begin{array}{|c|}\hline \text{W}\text{r}\text{i}\text{t}\text{e}\\ \hline\end{array}\text{C}\text{a}\text{s}\text{e}\cdots$确认文件名后保存。

求解计算

操作:SolveIterate在Number of Iterations项填入200;点击Iterate按钮,FLUENT开始计算。

保存计算结果

$\begin{array}{|c|}\hline \text{F}\text{i}\text{l}\text{e}\\ \hline\end{array}\begin{array}{|c|}\hline \text{W}\text{r}\text{i}\text{t}\text{e}\\ \hline\end{array}\text{D}\text{a}\text{t}\text{e}\cdots$确认文件名后保存。

2盘管换热的数值计算分析

(1)容器内温度分布云图(图4)

(2)容器内压力分布云图(图5)

(3)容器内速度矢量线分布云图 (图6)

3结果与分析

由数值分析所得出容器内的温度、压力、速度矢量线分布图分析所得出的盘管换热的关系曲线(见图7图10)。

由图7可知容器的进出口温差随着容器的入口速度的增大逐渐减小。

由图8可知盘管的进出口温差随着容器的入口速度的增大平稳上升。

由图9可知容器的进出口温差随着盘管的入口速度的增加先平稳地增加,再缓慢地下降,依照此规律逐渐变化。

由图10可知盘管的进出口温差随着盘管的入口的速度的增大先缓慢下降,再平稳地上升,依照此规律逐渐变化。

4结论

(1) 容器的进出口温差随着容器的入口速度的增大逐渐减小;随着盘管的入口速度的增大先平稳地增加,再缓慢地下降,依照此规律逐渐变化。

(2) 盘管的进出口温差随着容器的入口速度的增大平稳上升;随着盘管的入口速度的增大先缓慢下降,再平稳地上升,依照此规律逐渐变化。

参考文献

[1]霍现霞,冯青秀.螺旋盘管式换热器.化学工程与装备,2010;11:29—31

[2]石惠娴,周云龙,王媛.螺旋管内气液两相流动特性的简化分析.东北电力学报,1998;6:25—29

[3]吴峰.周期性边界条件下管道传热规律数值研究.油气储运,2009;28(10):26—29

风机盘管的选择方式有哪些？ 第4篇

风机盘管的选择

风机盘管有两个主要参数：制冷（热）量和送风量，故有风机盘管的选择有如下两种方法：

（1）根据房间循环风量选：房间面积、层高（吊顶后）和房间换气次数三者的乘积即为房间的循环风量，利用循环风量对应风机盘管高速风量，即可确定风机盘管型号，

（2）根据房间所需的冷负荷选择：根据单位面积负荷和房间面积，可得到房间所需的冷负荷值。利用房间冷负荷对应风机盘管的高速风量时的制冷量即可确定风机盘管型号。确定型号以后，还需确定风机盘管的安装方式（明装或安装），送回风方式（底送底回，侧送底回等）以及水管连接位置（左或右）等条件。

对于一般的住宅和办公建筑，房间面积在20m2以下，可选用FP-3.5,25m2左右的选用FP-5.0，30m2左右的选用FP-6.3,35m2左右的选用FP-7.1。房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管，房间单位面积负荷较大，对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。

风机盘管集中控制分析 第5篇

现有的很多集中空调系统, 风机盘管作为末端设备应用最为广泛, 机组的控制往往是由分散在各个空调房间的控制器单独控制, 而没有将其控制纳入到集中控制系统。这样带来的后果是, 若忘记关闭风机盘管, 那么势必浪费大量的能源。这种现象在酒店、办公等场所经常出现。如果建立一个风机盘管集中管理系统, 使分散控制的风机盘管由控制中心统一管理, 避免空调无效工作, 无疑可以大大降低空调能耗。从长远来看, 风机盘管的集群控制将会是楼宇空调控制的一个发展趋势。

要实现对风机盘管的集中控制, 一个重要的前提便是要正确的将使用性质相同的风机盘管划分在一起, 如果划分不当, 那么对风机盘管实行集中控制则会带来适得其反的效果。下面将主要分析风机盘管划分的一些方式方法。

2风机盘管分区运行控制

同一个建筑内, 由于各区域围护结构的构造、朝向和计算时间上的差异, 瞬时负荷也各不相同;因各区域功能和使用情况的不同, 内热冷负荷也各有差异。恰当地把空调系统划分成若干个温度控制区域可以更方便地跟踪负荷的变化, 进行控制, 从而改善室内的舒适性和减少空调能耗。

2.1 风机盘管分区运行控制划分

2.1.1 按照周边与中心分区控制

外区的定义是:直接受到外围护结构日射得热、温差传热和空气渗透影响的区域。外区空调负荷包括外围护结构冷负荷或热负荷和内热冷负荷。由于地理位置和季节气候条件的因素, 外区有时需要供热有时则需要供冷。外围护结构负荷主要来源于外窗和外墙内表面与人体及其他室内表面之间的辐射换热。

内区的定义是:与建筑物外界相隔离, 具有相对稳定的边界温度条件的区域, 其不受来自外围护结构的日射得热、温差传热和空气渗透影响。内区全年仅有内热冷负荷, 且随区内照明、设备和人员发热量变化, 通常全年需要供冷。[1]

由于内外区空调负荷的特点不同, 因此, 外区的空调自控与内区的空调自控往往是分别单独进行的。对于内外分区的情况, 内外区的温度往往是不相同的, 如果能将两者的冷热量进行充分交换的话, 那么将大大的节省机组的制冷量。在空调控制的时候, 一般以室内空气温度为主要控制参数, 按照内外分区的不同, 设置不同的控制温度。

如果外区空气温度高于内区, 在热压差的作用下, 外区上部的热空气将进人内区, 内区下部的冷空气也会进人外区。冷、热负荷都大大增加, 形成室内混合损失。反之, 如果外区空气温度低于内区, 则产生反向的气流循环;内区上部的热空气进人外区, 外区下部的冷空气进人内区。冷热负荷相互抵消, 构成室内混合得益。

针对内外区冷热负荷相混合的特点, 可以在设定温度时, 将外区温度设定的比内区低1～2 ℃。

2.1.2 按照房间使用功能分区控制[2]

一幛建筑内有很多房间, 这些房间的用途不可能完全相同。比如办公室的使用时间一般是8∶00～18∶00, 在这个时间段内风机盘管需要连续运行;而会议室的使用时间则不确定, 在使用时将风机盘管开启, 在不使用时则将其关闭。因此, 对使用性质不同的房间, 风机盘管应单独加以控制。会议室使用时, 控制系统将会议室内的风机盘管开启, 同时新风系统开始工作, 向房间内注入新鲜空气。会议结束后, 控制系统将房间内的风机盘管关闭, 同时关闭新风系统, 停止送入新风。

2.1.3 按照房间朝向分区控制

不同朝向的外区, 其负荷特点各不相同。夏季朝东的外区在7∶00～8∶00, 便会出现强烈的日照负荷;而朝西的外区却在15∶00～17∶00日照负荷最大。在进行空调分区时考虑到这种特点, 才能更加合理的进行分区, 从而实施控制。

朝北向的外区房间全年受到的日射较少, 温度总是最低的, 而朝东西向的外区房间受到的太阳辐射影响较大, 因此比北向房间的温度高。朝南向的外区房间其温度的变化在整个楼层中是最大的, 冬季受到太阳的直射, 比其他朝向的房间温度都高, 而在夏季, 南向的太阳高度角较大, 这时南向房间的温度并不高。根据这种特点, 可以将西、北、东设为一个分区, 而将南面单独设为一个分区, 两个分区可以共用同一组供回水管, 只是冬季运行时需要将南向的风机盘管的室内设定温度降低2～3 ℃。[3]

2.1.4 按室内参数要求分区控制

由于各房间的使用性质不同, 所要求保持的温度和相对温度可能各不相同。因此在进行空调区域的划分时, 还须考虑这方面的因素。

如果两个房间要求的空气参数不同, 那么, 在控制系统上, 应该将两个房间的风机盘管的工作参数设定在不同的数值上, 实现对两个房间环境的分别调节, 并且通过室内空气传感器传回的参数的变化, 动态的修正风机盘管的运行状态, 使室内空气保持在需要的参数上。

2.2 风机盘管按照分时控制

对建筑物尤其是公用建筑物来说, 一天内使用的时间是变化的, 人员的数量也是变化的, 而这种变化也是负荷变化的形成因素之一, 这就要求控制系统能根据这种变化, 对风机盘管加新风机组适时操控。

以夏季的写字楼或者办公楼为例, 上班时间一般为8∶30, 那么, 可以设定在7∶30启动风机盘管系统, 经过一个小时左右, 可以将室内温度调节到设计温度, 这时人进来的话, 刚好可以有一个舒适的环境。在12∶00～13∶00工作人员外出就餐时, 将室内温度设定值升高两度, 这样可以减少空调系统的负荷, 节约能源。从13∶00开始恢复原来的设定状态, 17∶00～18∶00这段时间将温度设定值提高, 逐步提高室内的温度, 既可以节能, 又可以减少室内外的温差, 使工作人员下班时可以适应室外的温度, 减少不适感。18∶00以后, 所有无人房间的风机盘管关闭运行, 有人员加班的房间的风机盘管继续运转。

按照这样的方案运行的风机盘管系统, 可以在不降低室内人员舒适性的基础上, 最大可能的节约能源, 实现节能与舒适的双赢。

2.3 风机盘管按照季节变化控制

在大多数空调系统中, 对于温度的设定值, 并不要求全年都保持在一个固定的数值上。譬如, 在舒适性空调系统中, 一方面, 基于人体对室内外温差的适应考虑, 同时为了节能的需要, 往往要求冬季和夏季能有不同的温度设定值, 冬季把室内温度设定值调整到容许的下限, 夏季把它调整到容许的高限, 春秋两季则任其在容许的上下限范围内浮动。

对于集中控制的风机盘管系统, 冬季和夏季应该能够“智能”的在设定温度允许的范围内自动地进行调整, 比如, 冬季时可以将温度设定值降低到18 ℃, 同时减小风盘的风量, 使用中档风速, 避免高档风速带来的强烈吹风感;而到了夏季, 则可以将设定值“增长”到28 ℃, 春秋两季则可以根据室内外温度传感器的测量值, 智能的调节变化, 达到节能的目的。

3小结

本文从风机盘管系统的特点着手, 分别阐述了其控制的一些简单策略。这些策略不是单独的、割裂的, 而是互相作用同时存在的一个整体。比如, 功能分区控制和时间控制、季节控制就是一个整体, 在分区的风机盘管运行时, 时间控制的策略也同时起作用, 而当其关闭时, 时间控制策略也同时中止。如果想得到良好的控制效果, 就得要求众多的风机盘管机组同时“启动”, 同时“停止”;或者一部分的温度设定值改变而同时另一部分风机盘管的不变。若采用单个风机盘管控制的方式来实现, 无疑在时间上是无法实现的, 也无法迅速的改变不相邻的一组风机盘管的设定值。因此, 若将风机盘管由一个集中控制系统统一控制, 势必能解决如上问题。本文主要根据自己的想法, 提出了一些控制方面的策略, 希望对风机盘管的集中控制系统能带来一些帮助。 [ID:7094]

摘要：随着社会经济的不断发展, 人们对于工作、生活环境的舒适性要求不断提高。现在建筑中已普遍使用中央空调系统, 而风机盘管作为目前最常用的末端设备, 它的运行工况直接关系到房间的舒适性与整个系统的节能性, 然而在实际中, 技术人员往往只关注于研究风机盘管本身的性能, 忽略了风机盘管整体控制的作用。本文则着重从空调负荷的特点着手, 对风机盘管的群控策略提出自己的见解。

关键词：风机盘管,空调负荷,集中控制

参考文献

[1]王健明.智能化大楼空调系统的协调控制策略研究与仿真[D].南京:河海大学, 2000.

[2]曾源.风机盘管空调系统夏季节能模拟与控制研究[D].北京:北京工业大学, 2005.

风机盘管的漏风量测试 第6篇

风机盘管漏风量测试不仅关系到风机盘管的加工制作、安装质量和的提高, 而且对运行过程中控制系统渗漏、节能降耗有着重大意义。以往因通风空调系统的风管系统安装和设备制造中, 由于接缝不严而漏掉的风量估计可能达到系统总风量的10%~15%。漏风量所造成的能耗损失经常被忽略。本文将以风机盘管漏风量测试台为例, 介绍风机盘管漏风量测试的操作步骤和注意问题。

1 测试准备工作

国家标准的风机盘管性能试验的风路系统包括:静压室、混合室、排气室、空气混合装置、空气干、湿球温度取样装置、流量测量喷嘴以及辅助风机等。静压室的截面尺寸应与被测风机盘管出口尺寸相同, 其长度应使空气阻力为最小。混合室、排气室的截面尺寸可根据喷嘴安装尺寸的要求决定。风路系统应: (1) 便于调节试验所需要的风量, 并能满足风机盘管出口所要求的静压值; (2) 保证空气的温度、湿度、速度分布的均匀性; (3) 在会影响流量测量的管段中的漏风量应小于被测风机盘管风量的1%; (4) 静压室至排气室之间应隔热, 其漏热量应小于被测风机盘管供冷量的2%。

根据以上要求厂家用不锈钢管自制了漏风量测试台。可作为漏风量范围为9~86m3/h的各类风机盘管的漏风量测试。原理如图1。

测试台的漏风量测量装置设计的最大测试漏风量为86 m3/h, 共配有4个不同口径的标准文丘里喷嘴, 分别为Φ15一个, Φ20一个, Φ25一个, Φ25一个。选用风机的风量应大于被测定系统规定实验压力及及最大允许漏风量的1.2倍。测试台选用的变频风机为低噪音离心式通风机, 流量960 m3/h, 全压1980 Pa。风机盘管选用循环风量500 m3/h, 制冷量1800W的卧式安装风机盘管一台。在测试之前要根据测试的要求风量选择适用的测量喷嘴。测试台漏风量测量装置的风量测量范围理论值为9~86 m3/h。请根据下表选择适用的流量喷嘴。选择喷嘴时, 应尽量使被测机的标称风量在测量范围的中间, 如某次测试的标程风量为50 m3/h, 有几种选择方案: (1) 一个Φ25的喷嘴。 (2) 一个Φ30的喷嘴。当然, 方案B才是最佳方案。 (如表1)

风机盘管漏风量的测量是采用阻碍物式流量测量法原理进行, 通过测定标准流量喷嘴前后静压差, 确定被测试风机盘管的漏风量。

2 测试操作步骤

(1) 连接好被测风机盘管的出风口到测试台的风道口上并确保连接处不漏风。两者连接时劲量不拐弯, 直接连接。否者会增加风道的局部损失影响测试的静度。

(2) 找任意一台风机盘管, 将被测风机盘管的进风口用板材和胶带等密封好, 确保不漏风。密封一定要好, 否者影响测试结果。最好根据风口大小用金属材料定做合适的风口。

(3) 按被测风机盘管漏风量的大小, 选定并安装好测试用的喷嘴, 喷嘴选择参照下述喷嘴风量测量范围, 测量时确保所测机器的漏风量在喷嘴测量范围内。喷嘴选择打开过大或过小会造成喷嘴风速过大或过小, 正确的喷嘴应当控制喷嘴风速在15~35 m/s之间 (注:此风速范围为最佳风速范围, 在此风速范围下风量测量最准确) 。

(4) 推上测试台控制电柜里的空开电源, 按下测试台控制电柜上的启动按钮给测试台上电运行。

(5) 开启测试电脑电源, 启动测试电脑上的测试软件。

软件菜单主要分为四个, 分别为“文件操作”、“采集操作”、“系统设置”等四个。 (1) “文件操作”菜单主要是系统的文件操作, 子菜单有“新建测试”、“历史数据”、“退出系统”三个。“新建测试”菜单是系统测试数据文件新建菜单, 当系统开始一个新的测试时, 点击此菜单新建一个测试数据文件, 随后开始的测试数据就会自动保存在这个新建的文件当中。“历史数据”菜单是系统查看历史数据用的, 当需要查看历史数据时, 可以点击此菜单, 系统会打开历史数据查看窗口。“退出系统”是系统的退出菜单, 点击后系统会提示是否退出。 (2) “采集操作”菜单是系统的测试操作菜单, 子菜单有“测量结束静压”、“开始采集”和“停止采集”三个。“测量结束静压”菜单是系统结束静压测量菜单, 点击此菜单后系统开始结束静压的测量。“开始采集”菜单是系统测试开始菜单, 点击此菜单后系统开始数据采集。“停止采集”菜单是系统测试停止菜单, 此菜单在系统开始测试后才可操作, 点击它时系统停止采集数据。 (3) “系统设置”菜单是系统一些参数的设置菜单, 子菜单有“静压设置”、“采集时间”两个。“静压设置”菜单是系统风道控制静压设置菜单, 点击此菜单后系统会弹出静压设置窗口。

(6) 点击测试软件上的菜单“采集操作/测量结束静压”测量系统的结束静压。在系统结束静压测量完毕后, 在系统测试软件上新建一个测试数据文件。

(7) 新建完测试文件后, 在软件的数据监测页面, 设定好起始静压和测试步长。采集时间设置窗口设定方法:点击菜单“数据监控/历史数据”。

(8) 一般风机盘管的出口静压都是在零压状态下检测, 而暗装机组检测时均不带风口和过滤器, 因此应在出口静压12 Pa下检测。设定好起始静压和测试步长后, 点击测试软件上的菜单“采集操作/开始采集”

(9) 开始系统的数据采集操作。采集时间根据设置从几分钟到几十分钟。 (如图2)

(10) 系统采集测试完毕后 (即软件弹出测试完毕提示) , 在软件上查看系统的数据报表, 可以根据需要打印或是导出数据报表。数据曲线栏中, 横坐标表示风道静压, 纵坐标有环境温度、湿度、文丘里喷嘴的前后压差、漏风量和风速等参数。为方便查看, 各个纵坐标分别用不同颜色线段表示。如在静压时10 Pa时查数据曲线可知喷嘴前后压差199 Pa, 喷嘴风速17.9 m/s, 漏风量45.55 m3/h。 (如图3)

(11) 关闭测试软件, 按下测试台控制柜子上的停止按钮给测试台断电, 拉下测试台控制电柜里的空开电源。

测试结果分析。

根据测试曲线数据分析, 漏风量个风道静压成正比, 静压越大漏风量越大。测试对象卧式安装风机盘管, 在风道静压在12 Pa时, 漏风量为47 m3/h, 造成漏风量大的原因有:风道漏风;风道安装不好, 风道口与风机盘管进出风口没有对正, 引起风道口偏小;安装风道时, 回风口没堵好;在装配时螺孔、板缝、接水盘、表冷器铜管与侧板连接处漏风问题严重, 有的机组在高静压时, 漏风量达20%之多, 建议生产企业在装配时, 注意机组的密封问题。

现代空调工程, 从功能、系统控制、节能等方面对空调系统的漏风量提出要求。目前我国建筑空调平均耗能量比国际先进国家高20%~30%。因此在空调工程发展中一定要注意控制漏风量。

参考文献

[1]汪漫济.提高对通风空调系统漏风的认识[J].安装, 2007 (6) .

干冷盘管洁净空调在某厂房设计 第7篇

关键词：净化空调系统,干冷盘管,洁净度,自控

1 工程概况

该工程位于长沙市经济开发区, 厂房共有两层, 每层建筑面积约有32 000 m2, 该项目设计包括主要生产厂房, 生产配套附建, 其中洁净室面积约为2 600 m2。市政条件仅有动力配电, 60～50 ℃采暖热水 (冬季) 和一般给排水, 室内外消防设施均能满足规范要求。

2 设计主要参数

根据业主提供的工艺资料和平面布置, 并与业主商谈, 对系统进行合理的划分, 主要生产车间具体参数要求详见表1。

本工程根据建设方的计划, 工艺设备分批次安装, 且平时生产中, 排风设备亦是根据需要运行, 房间内排风量是变化的, 同时, 工艺设备的开启与关闭也带来了房间内散热量的变化。如何在此情况下保持房间的各个空调参数满足设计要求, 是本次净化空调设计的难点。

3 净化空调系统设计

本工程净化空调系统采用新风机组+干表冷盘管+风机过滤单元 (FFu) 的组合形式。空调区域分为三部分, 送风静压箱、生产区、回风下夹层。洁净室内的气流流型为垂直单向流, 空气由吊顶上的风机过滤单元 (FFU) 所带的高效过滤器进行过滤后送入生产层, 再经地面带孔板高架地板进入回风下夹层, 通过两侧回风夹道, 经干表冷盘管冷却后回至送风上夹层, 与送入上夹层的新风混合后再送入生产层。新风机组的送风补充工艺排风 (酸、碱排风等) 及维持房间正压所需风量, 同时满足生产区内人员对新风量的要求。由于室内散湿量小, 热湿比+∞, 所以新风处理到室内空气状态点的机器露点, 主要承担本系统新风的热湿负荷和洁净室内的全部湿负荷;干盘管主要承担洁净室内显热负荷, 洁净室内的洁净度由风机过滤单元 (FFU) 保证。

4 空调负荷计算

夏季空调冷负荷按照《采暖通风及空气调节设计规范》要求, 根据本工程的情况计算。本工程工艺洁净房间 (除外延区) 均位于建筑内区, 外区为动力站房与走廊, 所有外区冬季均设有散热器采暖系统, 采暖温度20 ℃, 所以围护结构负荷冬夏变化不大, 加之房间内工艺设备较多, 工艺设备发热量较大, 其室内冷负荷冬季与夏季基本相同, 且新风冬季与夏季送风温度相同, 因此洁净室房间全年处于供冷工况。因本工程洁净室内发湿量较少, 因此室内负荷以显热负荷 (工艺设备负荷、照明负荷、人员负荷) 为主。

该工程洁净室净化级别高, 所需FFU数量较多, 某些房间基本处于满布状态, 在计算房间显热负荷时要记入这部分FFU的风机温升发热量。经计算:100级区域冷负荷指标为880 W/m2, 1 000级冷负荷指标:480 W/m2。普通区域 (testarea) 冷负荷指标:600 W/m2 (普通区域放置测试设备, 发热量较大) 。

5 净化送风量及FFU布置

根据《洁净厂房设计规范》中对洁净室内送风量的要求, 分别计算各房间FFu的吊顶布置率。

本工程室内吊顶高度为3～4 m。洁净级别为2.5级、4.5级的洁净室送风断面风速为0.3 m/s。5.5级洁净室换气次数为80次1 h, 6级洁净室换气次数为60次/h。本次设计采用1 200600 (mm) 尺寸的FFU, 单个FFU风量为900 m3/h, 考虑一定的保证系数后计算FFU吊顶布置率见表2。FFU在选型时应选择机外余压可克服干表冷盘管的阻力的产品, 同时考虑群集效应, FFU的噪音值不应大于50dB (A) 。

注:局部2.5级的FFU所配过滤器选用欧洲标准U16 (Dop@0.12μm) , 其他级别的FFU所配过滤器为欧洲标准H14 (Dop@0.3μm) 。

6 空气处理

6.1 洁净房的空气处理

洁净房的空气首先通过于表冷盘管冷却, 控制洁净房内的温度。使之保持在设计温度的范围内, 然后回到洁净房顶端的静压箱中和新风混合后再通过FFU送到洁净房内。

6.2 新风机组空气处理

新风经过初效过滤后进入冷盘管, 冷盘管将新风处理到洁净房露点温度后, 进入中效过滤器和加热盘管段, 然后进入空气清洗段 (该段暂时没有装入) , 进入二次加热盘管段和加湿段, 保证洁净房空气湿度恒定在设计要求范围内。最后由风机将处理的新风送到高效送风段, 然后送到洁净房天花顶上的静压箱中, 和洁净房的回风混合, 通过FFU送到洁净房内。1K更衣间的空气处理方式相同。

7 空调主机及冷冻水系统

本工程为二期工程, 主机在第一期已经全部到位, 采用1 000RT开利离心机组共4台, 冷冻水管已全部通到所需的位置, 并已经预留接管。本工程testarea及新风机组直接采用主冷冻水管的冷冻水, 供回水温度7 ℃/12 ℃;但洁净房中的干盘管的冷冻水, 必须保证冷冻水供回水温度13 ℃～17 ℃;设计供回水温差为4 ℃, 即采用热交换器设计二次循环冷冻水系统。在热交换器冷源端的冷冻水的供回水管上, 安装电动二通阀, 通过DDC的控制, 保证二次循环的水温恒定在设计的范围内。二次冷冻水水管系统采用异程式的方式, 洁净房回风夹墙中的干冷盘管, 共分为8组, 每一组设置一个电动比例积分阀, 根据所对应的范围感应到的洁净房内的温度, 来调整比例积分阀的开启度进行调整, 从而将温度控制在设计要求。膨胀水箱设置在楼面上。

8 自动控制系统

8.1 温度控制

洁净室内的温度是由干表冷盘管调节控制的, 由设在洁净室内温度传感器测量的室内温度与设定值比较, 通过DDC控制设在干表冷盘管回水管上的电动二通阀的开度, 改变水流量, 使洁净室的温度保持在控制范围内。新风处理到洁净室内空气状态点的机器露点温度后送入送风上夹层中, 可以负担部分的房间冷负荷, 若房间内工艺设备开启数量较少, 在其发热量减小到即使完全关闭干表冷盘管依然低于设定温度的情况下, 可开启新风机组再热盘管 (或电加热器) , 提高送风温度来达到房间内温度要求。

8.2 湿度控制

本工程洁净室内发湿量很少, 湿负荷可基本忽略不计。通过控制新风的送风状态点来调节房间内相对湿度以达到设定要求, 新风的控制送风点为房间的机器露点。夏季, 露点传感器测得新风状态点与设定值比较, 通过自控程序, 调节二级表冷器回水管上的电动两通阀的开度以调整新风送风参数, 使房间内湿度满足要求。冬季, 湿度传感器反馈回的信号通过DDC控制一次加热器回水管上的电动两通阀的开度, 改变水流量, 调整新风送风参数。过渡季节通过控制一级表冷器回水管上的电动两通阀或电预热器, 满足房问湿度的要求。

9 工程调试

在洁净房测试前, 首先清洁洁净房, 让空调系统先运行24 h后, 安装高效过滤器和FFU。

首先保证新风总风量在设计范围内, 然后进行洁净房之间的正压测试, 在反复调整风量调节阀后, 基本正压值符合设计要求。

但是, 更衣间由于施工和位置局限原因, 通过干盘管风速达到3.0 m/s以上, 造成更衣间静压值过大, 因为FFU的全压在50Pa左右, 要求通过干盘管的压降不得大于30Pa为宜, 在能满足冷负荷的前提下, 减小风速 (一般取风速2 m/s左右) , 降低了干盘管压降。调整后, 静压恢复到设计范围内, 满足要求。

然后对FFU逐台进行风速调整, 调整到设计要求范围内。在风量风速完全满足设计要求后, 再对高效过滤器进行检漏测试, 将不合格的高效过滤器换掉。

上述程序完成后, 进行洁净度、自净时间、温度、湿度、照度、地板导电率、噪声、垂直度等检测, 测试结果符合设计要求和相应标准。

10 结 论

本工程采用干盘管洁净方式对厂房空调洁净, 这样不仅可以节约机房占地面积, 而且温度、湿度、压差均可以通过自控装置自动调节, 操作方便简单, 但是FFU集中吊顶产生的噪音污染这个问题还需要在以后的设计中加以改进避免。

参考文献

[1]陈霖新, 等.洁净厂房的设计与施工[M].北京:化学工业出版社.

[2]GB50073-2001, 洁净厂房设计规范[S].

[3]尉迟斌.实用制冷与空调工程手册[M].北京:机械工业出版社, 2001.

加热炉盘管的应力腐蚀与防护 第8篇

1.1 课题的研究背景

随着全球经济的高速发展, 人类社会资源的依赖程度愈来愈高, 世界性的资源短缺局面已初现端倪, 各国之间争相进行资源节约行动, 如何应对资源短缺、实现本国经济的持续稳定发展, 尤其是通过技术改进和升级实现节约资源、降本增效, 避免资源的浪费, 已成为一个刻不容缓的重要研究课题。

1.2 课题的研究意义

在我国, 能源的利用效率与工业发达国家的差距非常大, 已经成为制约国民经济发展的瓶颈, 相当一部分工业企业存在着设备陈旧老化、工艺技术落后、能耗高、效益差等问题。在石油、石化企业中, 就有大量中小型加热炉普遍存在着盘管受应力腐蚀而发生开列现象, 尤其是那些负荷小、炉型落后、设备老化的炉子, 盘管开列现象更为严重。

2、加热炉产生腐蚀的原因分析

2.1 热应力腐蚀

热应力, 或称温差应力, 是结构部件内因温度分布不均匀或温度变化时的自然膨胀或收缩受到约束所引起的应力。在加热炉和压力容器中, 能引起热应力的主要有以下三种情况:

2.1.1 部件内部的温度虽是均匀分布, 但其温度变化引起的热胀冷缩受到外部的约束。例如两个鞍式支座都是刚性固定的卧式容器, 在器壁温度升高或降低时, 整个筒体的轴向伸长或收缩, 受到固定支座的限制而不能自由变形, 因而在筒体的横截面上便产生轴向压缩应力或拉伸应力。

2.1.2 部件内部温度分布不均匀。例如厚壁容器, 因没有隔热层而使内外壁存在较大的温度差。当内壁温度高于外壁时, 内层材料的膨胀量即大于外层, 因而受到外层的限制, 结果即在内层产生压缩应力, 外层产生拉伸应力。

2.1.3 两个部件组成的构件, 因温度变化不同或材料线膨胀系数不同而致两相连的部件产生不同的膨胀量, 结果相互牵制而产生热应力。在盘管弯曲处热应力达到最大值, 所以在盘管弯曲的地方容易发生腐蚀, 是加热炉在运行过程中出现问题较多的。

2.2 蒸气腐蚀

蒸气腐蚀是加热炉在运行过程中, 蒸气对高温钢构件所产生的氧化腐蚀。蒸气与高温的铁接触时, 会产生下列反应:3Fe+4H2O=Fe3O4+8H

反应结果在钢件表面生成氧化膜 (四氧化三铁) , 并放出氢原子。氧化膜在不太高的温度下可以阻止构件继续发生蒸气腐蚀。但对于碳钢, 当温度超过500℃后, 这种氧化膜即失去其保护作用, 于是构件被继续腐蚀。

2.3 不连续应力腐蚀

不连续应力是两个形状或尺寸不同而相互连接的部件, 在承载时产生不同的变形而相互受到限制因而引起的应力。

2.4 疲劳破裂

承压壳体的疲劳破裂是指壳体经历过较多次数的反复应力作用以后, 在不太高的名义应力下 (远低于材料的抗拉强度) 发生的破裂。按疲劳断裂时载荷反复作用次数的多少, 又有高度疲劳与低周疲劳之分。压力容器疲劳破裂, 主要是机械疲劳, 也有少数是热疲劳破裂的, 例如加热炉和其它高温容器。一般的压力容器不会经受105周的循环载荷, 所以它的疲劳破裂基本上都属于低周疲劳, 压力容器低周疲劳破裂, 必须同进具备两个基本条件:即容器经受过一定次数的循环载荷, 包括开停、压力大幅度变化等;和器壁的局部区域存在较高的应力, 如开孔接管处的应力集中等。疲劳破裂的容器, 在整体和外形上的特征是:容器没有明显的整体屈服变形;开裂的位置不固定, 但大部分是在接管与壳体的连接处;一般不裂成碎块, 仅裂开一个小裂口, 使容器因泄漏失效;断裂面大部分是疲劳裂纹扩展区, 垂直于主应力方向, 剩下的最后断裂区 (瞬裂区) 的断裂面, 中低强度钢制容器常有较宽的剪切边, 高强度钢制厚壁容器则有很小或没有剪切边;断口宏观形貌可以观察到明显的两个区域, 即疲劳裂纹扩展区瞬裂区。

3 加热炉腐蚀的防护措施

3.1 消除应力热处理

消除应力热处理就是把构件加热到能消除应力的温度范围内 (碳钢为600~650℃) , 使材料具有良好的延展性。在这种情况下, 存在构件内的残余应力就会使材料产生塑性变形从而达到应力释放的目的。消除应力热处理不但可以有效地消除焊接时产生的高残余拉伸应力, 改善构件因冷作而引起的硬化现象, 还可以消灭或减小焊缝附近的局部脆化, 使它的韧性和塑性提高到接近材料的水平。焊接压力容器是否需要进行消除应力的热处理, 主要取决于它的残余应力大小以及工作介质是否具有应力腐蚀的特性。合金钢焊制的容器, 因金属的可焊性稍差, 也应在焊后进行热处理。泠成形的凸形封头或冷卷的厚圆筒, 也应经过消除应力热处理。工作介质对容器材料能产生应力腐蚀时, 残余应力的存在会大大加剧应力腐蚀的进程, 因此这样的容器也必须进行热处理。

3.2 改变工艺处理措施

在以往的加热炉一般都是采用大功率的加热方法, 这样不仅浪费了能源, 还浪费了已有的资源, 因此改变加热炉盘管的形状是有效的方法之一。

另一种方法是在受热管道内壁采取硫化措施, 即在内壁镀上一层硫, 硫膜的厚度在国际上控制在70~600nm但沈阳金属研究所通过试验表明硫膜的厚度在几个微米时硫化膜的效果比薄的硫化膜的效果还要好, 并且还有不易脱落的特点。所以在受热管道内壁镀上几个微米的硫化膜也是一种很好防蒸汽腐蚀等的措施。

3.3 改变加热炉盘管本身材质

现在加热炉所用的材质一般为奥氏体不绣钢, 所以容易发生腐蚀。现在的加热炉因为节能等原因, 温度一般都是比较低的, 所以采用铝合金材料就能满足现在的温度要求, 采用7xxx系列的就可以。因为铝合金导热性能好, 又有好的延展性, 消除了因温度, 疲劳和不连续应力的腐蚀。现在的炉温一般在650℃, 足可以满足要求, 具有很好的防腐效果。

4 结术语

工业要想节能降耗改变工艺措施和材料本身性能才是根本。因此要达到防腐的效果就要从根本上出发, 既要消除危害又要合理利用危害, 达到知识和节能降耗的融合。

摘要：现今世界上的资源越来越紧缺的情况下, 节约资源是当今世界每个国家都在致力研究的问题, 尤其是通过技术改进和升级实现节约资源、降本增效, 避免资源的浪费, 已成为一个刻不容缓的重要研究课题, 在我国近几年也加大了对已有资源的节约研究。

关键词：应力腐蚀,强度极限

参考文献

[1]袁泽喜, 张细菊, 沈冬冬, 吴建平, 刘家海;管道连接头腐蚀失效分析[J];理化检验.物理分册;2002年04期;36-38[1]袁泽喜, 张细菊, 沈冬冬, 吴建平, 刘家海;管道连接头腐蚀失效分析[J];理化检验.物理分册;2002年04期;36-38

固定顶储罐内盘管蒸汽伴热工艺设计 第9篇

1 伴热型式选择

常用的设备伴热形式有外盘管和内盘管两种。外盘管伴热是将伴热管缠绕在设备的外壁, 然后在伴热管外包裹设备保温层。外盘管伴热时, 加热介质通过储罐外壁对罐内物料进行加热保温。内盘管则是在设备的底部一定高度通入加热管。正常情况下盘管一直浸没在工艺物料中, 因此加热介质直接对工艺物料进行加热。

内盘管与外盘管的设置形式及特点不同, 在工程中适用于不同的场合。对伴热储罐进行工艺设计时应结合实际条件进行选择:内盘管伴热的传热效率高, 热量损失小, 但不便于安装和检修, 如果储罐中的介质具有腐蚀性, 盘管中的加热介质易发生泄露, 污染工艺物料。一般情况下, 设备内介质粘度比较大且无腐蚀性时, 设备如需伴热保温宜采用内部伴热;当设备内介质为酸、碱或者其他严重腐蚀性的物料时, 应采用外伴热;对于其他物料, 可以采用外部伴热或内部伴热。

根据加热源不同, 设备伴热保温分为蒸汽伴热、热水伴热、导热油伴热和电伴热等[1,2]。这几种伴热介质的适用范围及优劣对比见在化工生产中, 由于蒸汽取用方便, 冷凝潜热大, 温度易于调节, 适用的范围最为广泛。

本文以下两节中重点对固定顶储罐内盘管蒸汽伴热工艺计算进行介绍, 外盘管或者其他伴热形式的工艺计算与内盘管蒸汽伴热类似。

2 伴热管加热量及蒸汽用量估算

2.1 仅考虑储罐散热损失

正常情况下, 忽略工艺物料在管线中的热量损失, 储罐伴热就是维持罐内物料温度在其操作温度不变。这种情况下, 单位时间伴热管需要补充的热量等于罐顶、罐壁和罐底外保温层散失热量之和[3]。这三部分散热情况各不相同:储罐上部存有一定的气相空间, 最大可占储罐体积的1/10, 因此储罐上部及罐顶的气相空间与外界传热可以描述为罐内气体与外界空气之间的热量传递;罐壁散热即罐内液相主体与外界空气之间的传热;而罐底则为底部液体与地面之间的传热。在利用传热基本方程式[4] (2-1) 计算罐壁、罐顶和罐底散热量时应分别计算其传热系数、传热面积和传热温差。

1) 传热系数估算

工程计算中, 一般假定储罐罐顶和罐壁散热的传热系数相同, 可按照HG/T 20570.11-95中简化公式进行估算。

当储罐采用内盘管伴热时, 保温材料紧贴着设备外壁, 保温层与设备之间的空气阻力可忽略不计, 因此上式可简化为

忽略罐底流体与储罐底部的传热以及污垢热阻, 罐底传热系数K底可依据《油品储运手册》进行估算:

2) 传热面积计算

罐壁传热面积

罐顶传热面积

罐底传热面积

3) 传热温差计算

罐壁散热传热温差

罐顶散热传热温差

罐底散热传热温差

2.2 考虑介质升温的加热量估算

实际生产中, 工艺物料经由管线进入罐区储罐过程中, 温度会有所降低。考虑到极端情况, 物料在储罐中温度降至一定温度, 这种情况下需要先对物料进行升温至维持的温度后再进行保温。那么伴热管的加热量分为两部分———物料升温需要的热量和维持物料在设定温度需要补充的热量, 计算表达式见 (2-11) 。

2.3 蒸汽用量计算

将2.1和2.2计算的伴热管加热量带入式 (2-13) 中分别计算正常情况和极端情况下蒸汽耗量。

由式 (2-11) 和 (2-13) 可以看出, 单位时间蒸汽用量与加热时间有关。加热时间越长, 单位时间蒸汽用量越少。这里加热时间的长短需要根据工艺操作周期确定。中间原料储罐的加热时间可根据上下游工段具体操作进行设定。

3 伴热管规格设计

考虑到现场可能出现不同的操作工况, 这里根据极端加热情况 (考虑储罐内介质升温) , 对蒸汽伴热管进行设计。

3.1 伴热管传热面积计算

由式 (3-1) 计算伴热管面积。

伴热管的总传热系数根据式 (3-2) 计算, 由于蒸汽冷凝的传热系数很大, 热阻很小, 在实际计算中可忽略不计, 那么式 (3-2) 可简化为式 (3-3)

计算伴热管外侧工艺物料的传热膜系数时, 式 (3-4) 中m和n的值可根据表2查取。整个计算过程中, 由于伴热管外壁温度tw未知, 这里先假设一个略小于蒸汽的温度进行试算, 然后用式 (3-5) 进行校核, 该迭代过程可通过excel中模拟分析实现。

3.2 伴热管管径和长度计算

储罐伴热管的规格, 通常采用DN15~DN25管径的管子。当单位时间蒸汽用量比较大时, 可以采用大一点的管径。蒸汽伴热管长度可按照式 (3-6) 进行计算。

为了排出伴热管中冷凝水, 储罐内盘管的安装应有一定的坡度, 通常蒸汽进口高于冷凝水出口。

4 设计实例

某装置草酸酯 (DMO) 中间原料罐, 规格为φ8 200×11 000, V=500m3, 冬季最冷月份平均气温2.1℃, 地面温度5.1℃, 物料维持温度为70℃, 物料加热初始温度为55℃, 采用0.4MPa (G) 蒸汽进行伴热。计算正常情况和极端情况下蒸汽用量及伴热管换热面积。

由于DMO储罐体积较大, 这里采用内盘管伴热。由上述过程计算可得正常情况下蒸汽用量为17kg/h, 考虑加热情况下蒸汽用量为172kg/h;根据极端加热情况设计储罐内盘管, 伴热管的换热面积为3.4m2, 采用DN40的换热盘管, 管长为27m。计算过程中DMO物性数据可通过PRO II模拟获得。

5 结语

化工储运设计中, 为了满足生产和输送的要求, 对凝固点较高的物料储存, 通常对储罐采用伴热管加热。本文对设备常用的内盘管伴热和外盘管伴热及其特点分别进行了介绍, 并列表说明常用加热介质使用范围。对于固定顶储罐, 详细地介绍了内盘管蒸汽伴热的工艺设计, 分别得出蒸汽的正常用量和最大用量。此外, 采用加热蒸汽用量最大的情况进行内盘管规格设计, 能够满足现场的各种突发情况。

符号说明

A———总传热面积, m2;

A罐———储罐外壁面积, m2;

A壁、A顶、A底、A盘管———罐壁、罐顶、罐底及盘管总传热面积, m2;

CPav———储罐介质平均温度下的比热, kJ/kg;

D, d———储罐直径, 伴热管直径, m;

G———储罐内介质质量, kg;

L———伴热管长度, m;

Gr———格拉斯霍夫数;

K———总传热系数;

K壁、K顶、K底、K盘管———罐壁、罐顶、罐底和内盘管总传热系数, w/ (m2·℃) ;

Pr———普朗特数;

Q———传热量;

Q总———储罐散热量和加热量之和, kJ/h;

Qrt———储罐升温加热量, kJ;

Q壁、Q顶、Q底———罐壁、罐顶和罐底散热量, kJ/h;

qm———单位时间蒸汽用量, kg/h;

R———伴热管两侧污垢系数, (m2·℃) /w;

r———蒸汽潜热, kJ/kg;

tstream、tw———蒸汽温度, 伴热管壁温, ℃;

tobj、tav———储罐内介质温度, 储罐上部气相空间温度, ℃;

tair、tgro———当地最冷月份平均气温, 当地地面最冷月份平均气温, ℃;

ten、tbe———储罐介质维持温度, 储罐介质加热初始温度, ℃;

Δt———传热温差, ℃;

Δt壁、Δt顶、Δt底、Δtm盘管———罐壁、罐顶、罐底、内盘管传热温差, ℃;

τ———储罐介质升温时间, h;

ε———固定顶储罐装填系数, 储罐容积大于等于1 000方时, 储罐装填系数为0.9;当储罐容积小于1 000方时, 装填系数为0.85;

α0、α1———保温层外壁与空气对流传热系数, 设备外壁与保温层内侧之间的空气的给热系数, w/ (m2·℃) ;

W———冬季平均风速, m/s;

α介质、α蒸汽———伴热管外侧介质和伴热管内蒸汽传热膜系数, w/ (m2·℃) ;

δ、δ′———设备和伴热管壁厚, mm;

λ、λ′、λsoil———设备壁面、伴热管罐壁、当地土壤导热系数, w/ (m·℃) ;

λtqu———定性温度 (定性温度为伴热管壁面温度和储罐内介质的算数平均值) 下储罐内介质的导热系数, w/ (m·℃) 。

摘要：本文首先对储罐常见的伴热型式及其适用范围进行对比分析;在此基础上, 系统地介绍了固定顶储罐内盘管蒸汽伴热的工艺设计步骤, 分别计算维持系统正常运行和出现极端情况时蒸汽使用量, 为罐区公用工程蒸汽设计提供依据, 最后采用极端加热情况进行伴热管规格设计。

关键词：内盘管,蒸汽伴热,固定顶储罐

参考文献

[1]HG/T 20570.11-95, 隔热、保温类型的选用[S].

[2]张大船, 王金富, 姜万军, 等.SH/T 3010-2013石油化工设备和管道绝热工程设计规范[S].

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