Menu
Sepetiniz

Buhar ve Yoğuşma Hesaplamaları

1.0 Buharın kökeni ve özellikleri1

1.1 Nesil

Buharın tanımı, bir sıvının, bizim durumumuzda suyun buharlaşmasından kaynaklanan gaz halindeki madde olarak anlaşılabilir.

Endüstride kullanımı tarih boyunca birçok noktada yaygındır, bunlardan başlıcaları:

• Elde edilmesi kolay hammadde;

• Temiz ve kokusuz sıvı;

• Yanmazdır;

• Kolay taşıma;

• Küçük bir kütleyle çok fazla enerji taşır;

• Bilinen özelliklere sahiptir.

Oluşumu, sıvı haldeki suyun gaz halindeki dönüşüme kadar ısıtılmasıyla gerçekleşir. Enerji, petrol, yakacak odun, doğalgaz, talaş gibi yakıtların yakılmasıyla ve hatta elektrik kullanımıyla sağlanabilir. Üretimi, endüstrideki kitlesel talebi (akış, genellikle ton / saat) ve dağıtılacak uygun basınçta karşılamayı ve üretimindeki parametreler olan tüm proseslere (basınç) katılmayı, kazan adı verilen ekipmanda sağlamayı amaçlamaktadır.

Estrutura de uma Caldeira

1.2 Spesifik hacim vs. basınç
Doymuş buharın özellikleri arasında temel önemlerden biri, belirli hacimdeki değişikliği doğrulamaktır. Aşağıda, buhar basıncı 1 bar (a) 'dan 4 bar (a)' ya yükseldikçe, buhar moleküllerinin yoğunluğunun arttığını görebiliyoruz. Spesifik hacim yoğunluğun tersi olduğundan, spesifik hacim artan basınçla azalma eğilimi gösterir. Son kapta azaltılmış hacmi görebilirsiniz.



Bu grafik, belirli hacimdeki en büyük değişikliğin daha düşük basınçlarda meydana geldiğini, basınç ölçeğinin üst ucunda ise özellik üzerinde çok az etkisi olduğunu açıkça göstermektedir.


Aşağıdaki buhar tablosu, belirli hacmi ve doymuş buharla ilgili diğer özellikleri gösterir.

Mutlak Basınç
p, bar(a)
Sıcaklık
T, °C
Özgül Hacim Sudan
v’, m³/kg
Özgül Hacim Doymuş Buhar
v’’, m³/kg
Buhar Ağırlığı Doymuş
p, kg/m³
Spesifik Entalpi Doymuş Sıvı
h’, kcal/kg
Spesifik Entalpi Doymuş Buhar
h’’, kcal/kg
Gizli ısı Buharlaşma
r, kcal/kg
1,099,640,0010431,69400,59099,12638,5539,4
1,5111,370,0010531,15900,863110,90642,8531,9
2,0120,230,0016080,88541,129119,80645,8525,9
2,5127,430,0016750,71841,392127,20648,3521,1
3,0133,540,0010740,60561,651133,40650,3516,9
3,5138,870,0010790,52401,908138,80651,9513,1
4,0143,620,0010840,46202,165143,60653,4509,8
4,5147,920,0010890,41382,417148,00654,7506,7
5,0151,840,0010930,37472,669152,10655,8503,7
5,5155,460,0010870,33902,950155,80656,9501,1
6,0158,840,0011010,31553,170159,30657,8498,5
7,0164,960,0011080,27273,667165,60659,4493,8
8,0170,410,0011150,24034,161171,30660,8489,5
9,0175,360,0011210,21484,655176,40662,0485,6
10,0179,880,0011270,19435,147181,20663,0481,8
11,0184,070,0011330,17745,637185,60663,9478,3
12,0187,960,0011390,16326,127189,70664,7475,0
13,0191,610,0011440,15116,618193,50665,4471,9

1 kgf / cm²'de su doygunluk sıcaklığı 99,64 ° C'dir. Daha yüksek basınçlardaki mülke kıyasla hassas ısı ("hf") şeklinde daha az miktarda enerji gerektirir.


Hassas ısı, sıcaklıktaki bir değişiklikle ilgilidir, bu nedenle doyma sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, gereken hassas ısı payı o kadar büyük olur. Belirtilen basınçta tablo, 1 kg suyu 0 ° C'den 99.64 ° C doygunluk sıcaklığına yükseltmek için 99.12 kcal değerini vermektedir.

Bunun tersi, suyun onu buhara dönüştürmek için ihtiyaç duyduğu, gizli ısı ('hfg') adı verilen termal enerjide meydana gelir. Sıvı doyma sıcaklığına ulaştıktan sonra artık o basınçta sıcaklığını arttıramaz, o anda aktarılan tüm enerji tersine çevrilerek sıvıyı sıvıdan gaz fazına dönüştürür. Bu özellik, artan doygunluk basıncı / sıcaklığı ile azalma eğilimindedir.



2.0 Buhar tüketiminin hesaplanması

Bir işlem, aşağıdakileri içeren bir ısı kaynağı gerektirir:

  • Uygun sıcaklık ve
  • gerekli termal kapasite.

Kazanda buhar şeklinde ısı üretilmektedir. Bu ısı, proses için buhar hatları aracılığıyla dağıtılır. Buhar basıncı, önceki tabloda gördüğümüz gibi doymuş buharın sıcaklığı basınçla doğru orantılı olduğundan, ısının verildiği sıcaklığı belirler. Bir ısı transferinin meydana gelmesi için, ortam ve / veya sıvılar arasında bir sıcaklık farkı gereklidir.

Isının buhardan işleme aktarıldığı, buharın en sıcak akışkan olduğu için işlemdeki akışkanı veya ortamı ısıtacağı bir süreç hayal edin. Başka bir deyişle, işleme gizli ısı şeklinde ısı veya termal enerji verecek ve yoğunlaşmasına neden olacaktır.



Qp = m.hfg

Qp = Termal güç / elde edilen ısı [kcal / h]

m = yoğunlaştırılmış buhar kütlesi [kg / h]

hfg = kullanılan buhar basıncındaki gizli ısı [kcal / kg]


Kayıpsız bir sistem hayal eden bu üretilen ısı, diğer ortam tarafından tamamen emilecek ve burada sıcaklıkta bir artışa ve / veya faz değişikliğine neden olacaktır.

Qs = m.cp.ΔT

Qs = Termal güç / emilen ısı [kcal / h]

m = gerekli süre için enerjiyi emen maddenin kütlesi ve / veya ısıtılacak akışkanın akış hızı [kg / h]

cp = özgül ısı - emilen enerjinin bir fonksiyonu olarak maddenin sıcaklık değişimini gösteren özellik [kcal / kg ° C]

ΔT = emilen enerjinin neden olduğu sıcaklık farkı [° C]


Varsayıldığı gibi, kayıpları göz ardı ederek, sıvıyı (Qs) ısıtmak için gereken enerji, buhar (Qp) tarafından sağlanan enerjiye eşit olmalıdır, bu nedenle:


Qp = Qs

Bu denklem, enerji korunumuna atıfta bulunan ve tüm sistemin termal dengesi için kullanılabilen termodinamiğin birinci yasasına dayanmaktadır.


Tablo: Bazı malzemeler için özgül ısı değerleri (Cp).

Sr. No.MalzemeÖzısı (kcal/kg °C)
1Sorvete0,74
2Leite0,9
3Etileno Glicol0,56
4Óleo de Fornalha0,49
5Água1
6Vapor Condensado1
7Ar0,24
8Aço Fundido0,15
9Aço Inoxidável0,1



3.0 Boyutlandırma Boruları

Buhar borusunun boyutlandırması iki faktöre dayanmalıdır: basınç düşüşü (basınç) ve izin verilen maksimum hız. Parametreler geliştirilen projeye göre değişebilir, ancak bir kural olarak, hat tipine (genel veya güç kaynağı) bağlı olarak, her 100 m boru için izin verilen 0,1 bar kayıp ve 25 ~ 35 m / s arasındaki hızlar kabul edilir. ). ekipman) ve buhar basıncı.

Prosesin ilk ısıtmasında, ekipman için daha yüksek bir buhar tüketimi olacağı göz önünde bulundurulmalı ve hatların bu tepe noktasını absorbe etmesi ve / veya nominal tüketim için hesaplamanın sonuçlarının farkında olması gerekir.

Hızın bir fonksiyonu olarak hesaplama formülü, hacimsel akışı geçiş alanına bölerek bunun için başlangıç ​​formülüne dayanır. Gerekli çapı elde etmek için uyarlayarak aşağıdaki formülü elde ederiz:

Nerede,

D = mm cinsinden çizgi boyutu

m = kg / saat cinsinden kütle akış hızı

V = m³ / kg cinsinden özgül hacim

π = sabit Pi (3,1415)

c = istenen hız m / s

Buhar yükü kaybının hesaplanması, boru bağlantı parçaları, eğriler, boru malzemesi vb. Gibi diğer verileri zaten hesaba katar. Bu faktörün analizi için daha fazla bilgi için bize danışın.


4.0 Yoğun Geri Dönüş

Öncelikle, oluşumundan muhtemel geri dönüşüne kadar buhar döngüsünü anlayalım.

  1. Kazanda doymuş buhar oluşumu;
  2. Ana buhar ağları üzerinden dağıtım;
  3. Basınç düşürme ile veya düşürmeden proseslerde termal enerji transferi;
  4. İşlemler doğrudan buhar enjeksiyonu için ise, yoğuşma geri dönüşü yoktur;
  5. Süreçler buharla dolaylı temas halinde ise, yoğunlaşacak (sıvı faza geçecektir) ve bu daha sonra tuzak adı verilen ekipman aracılığıyla boşaltılır;
  6. İşlemden boşaltılan bu yoğuşma suyu, buhar üretmek için tekrar kullanacağı kazana dönüş hattına gönderilir.


Genel kondens hattı, hız ve yük kaybı parametreleri dikkate alınarak tüm dönüş akışını karşılayacak şekilde boyutlandırılmalıdır. Yoğuşma sıvı halde olduğu kadar, tuzağın tekrar buhara dönüşmesinden sonra flaş adı verilen bir fenomen vardır. Bu nedenle, yeniden buharlaşan bu buhar boruda çok daha fazla yer kapladığından ve hesaba katılması gerektiğinden, boyutlandırması bir su borusunun boyutlandırmasına göre yapılmamalıdır.

% 0 yeniden buharlaşma, kaynama noktası, buharlaşma entalpisi ve sonuç olarak işlem basınçları ile ilgilidir. Bu noktada, buhar / kondens miktarı ne olursa olsun, sırasıyla prosesin ve kondens şebekesinin çalışma basıncı olacak tuzaktan önceki ve sonraki çalışma basınçları bilgisiyle kendimizi sınırlayacağız.


Aşağıdaki grafik, Y ekseninde üretilen flaşın yüzdesini göstermektedir. X ekseninde, çalışma basıncı ve çizgiler, kondens şebekesinin basınçları olacaktır.