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常见设备的疏水阀选型分析及应用举例(上篇)

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发表于 2023-3-31 09:59:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
    因用户的的行业、生产工艺、所用设备、现场的实际蒸汽压力温度等均不尽相同,系统的情况决定了疏水阀最小的压力、温度、排水量、材料和连接方式,因此,疏水阀选型时,务必对工况设备进行详细分析,确保生产工艺要求。
一、换热器

换热器,是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备,又称热交换器。换热器在化工、石油、动力、食品、饮料、制药等其它许多工业生产中占有重要地位,换热器按其操作过程可分为间壁式、混合式、蓄热式三大类,在三类换热器中,间壁式换热器应用最多。

1、板式换热器(加热器)

板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换。板式换热器是液—液、液—汽进行热交换的理想设备,广泛应用于食品、饮料等行业。

疏水阀选型举例分析:

板式换热器蒸汽压力6Barg,有冷凝水回收背压0.5-1Barg,水量为10t/h,循环利用温升大约10℃,疏水阀该如何选择?

对于连续流动流体加热器的蒸汽耗量计算(kg/h)

Q=CpMΔT/r

其中Cp--物料的比热容,如水的比热容=1;

M--物料的质量流量(kg/h);

ΔT--升温温差(℃ );

r—工作压力下蒸汽的热焓值(kcal/kg);

首先查蒸汽表,查出6Barg蒸汽的热焓值r=494 kcal/kg,ΔT=10℃

Q= CpMΔT/rt=1*10000*10 / 494=203kg/h

疏水阀的选型:

已知蒸汽压力为6Barg,背压0.5~1barg,最大压差5.5barg,工作流量203kg/h。因此,我们选择疏水阀型号时,首先考虑这个型号在阀嘴最大压差为5Barg(即0.5MPa)时,排水能力必须大于203kg/h。对照疏水阀排量表,选择阀嘴压差编号为“-10”既大于实际压差5.5Barg,又不会偏差过多。再看向纵、横坐标与-10曲线的交汇点,得知疏水阀的最大排量为500kg/h,大于工况要求的203kg/h,并且有足够的余量,应对刚开机水量多的及时排放,因此选型WY12F-10,DN25为最佳选型。

2、沉浸式盘管式换热器(加热器)

这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状,并沉浸在容器内的液体中。广泛应用于食品、粮油等行业。

疏水阀选型举例分析:

储油罐加热:蒸汽压力4Barg,背压0.5barg,要求24小时内将1000T油,从常温升到60℃,疏水阀该如何选择?

对于流体储存式加热器的蒸汽耗量计算(kg/h)

Q=CpMΔT/rt   

其中Cp--物料的比热容,如水的比热容=1;

M—储存物料的质量(kg),ΔT--升温温差(℃ );

r—工作压力下蒸汽的热焓值(kcal/kg);

t--加热时间(小时)。

首先查蒸汽表,查出4Barg蒸汽的热焓值r=503.9 kcal/kg,ΔT=60-20=40℃,油的比热容大约0.9,

Q= CpMΔT/rt=0.9*1000000*(60-20) / (503.9*24)=2233kg/h

疏水阀的选择:

原理方法同上,需满足最大压差3.5barg时,疏水阀排水量大于2233kg/h,对照疏水阀排量表,选择阀嘴压差编号为“-5”既大于实际压差3.5Barg,又不会偏差过多,而疏水阀的最大排量为3500kg/h,大于工况要求的2233kg/h,并且有足够的余量,应对刚开机水量多的及时排放,因此选型FFT45F-5,DN50的自由浮球疏水阀为最佳选型。

另外浸入式盘管式换热器,因为冷凝水要沿盘管排出,细长的盘管很容易产生水锤现象,所以盘管被设计成沿蒸汽流动方向逐渐下降,并且有些工况采用多段并联的方式,所以选用有抗水锤设计的自由浮球疏水阀较为合适,一般排量中等或较大。Way′s品牌用于中大设备后排水的自由浮球式疏水阀RFT18F、FFT45F合适。

3、列管换热器(加热器)

由圆柱形壳体和安装在壳体内的许多管子组成的管束构成的,冷流体走管内,热流体经折流板走管外,冷、热流体通过间壁换热。广泛应用于食品、饮料、化工医药等行业。

疏水阀的选型方法同上,首先计算出列管式换热器蒸汽耗量,根据连续流动流体加热器的蒸汽耗量计算公式,再结合现场工况压力、疏水阀排量表、连接方式等等来选型疏水阀!根据耗汽量大小,Way′s品牌大小中排量浮球式疏水阀WY12、RFT18F、FFT45F型号均适用于该设备。

但是,如果是细长型的列管换热器,往往会产生“蒸汽绑”现象,这时需要选用专业带有破除“蒸汽绑”装置的自由浮球疏水阀,如WY42FB,BFT18F,BFT45F。

二、蒸发器

蒸发器主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向液体提供蒸发所需要的热量,促使液体沸腾汽化;蒸发室使气液两相完全分离。将二次蒸汽引到另外一台蒸发器作为加热蒸汽,以利用其冷凝热,这种串联的蒸发操作称为多效蒸发,所用设备称为多效蒸发器,如二效蒸发器、三效蒸发器等,蒸汽利用多次,称为N效蒸发,其设备称为多效蒸发器或多效蒸设备。

蒸发器可以在加压、常压或减压下进行。工业上的蒸发操作经常在减压下进行,称为减压蒸发(或真空蒸发)蒸发器可以分为循环型(非膜式)和非循环型(膜式)两种。循环型蒸发器又可以分为自然循环蒸发器和强制循环蒸发器。膜式蒸发器分为升膜蒸发器、降膜蒸发器及刮板式搅拌薄膜蒸发器。

蒸发器蒸汽耗量经验值:
浓缩器:每蒸发1KG水,消耗蒸汽1.1KG;
蒸发器:每蒸发1KG水,消耗蒸汽2-3KG;--针对真空降膜或刮板式蒸发器
多效蒸发器蒸汽耗量:单位时间内蒸发量对应的蒸汽耗量
形式
列管式多效蒸发器
效数
1
2
3
4
5
6
比值
1.1
0.57
0.46
0.34
0.29
0.25
也就是说,如果是五效蒸发器,则每蒸发1KG水,消耗蒸汽(2-3KG)*0.29=0.6~0.9KG。

根据设备耗汽量大小,Way′s品牌浮球式疏水阀WY12F、RFT18F、FFT45F一般均适合

三、再沸器(精馏塔、蒸馏塔)

再沸器(也称重沸器)顾名思义是使液体再一次汽化。它的结构与冷凝器差不多,不过一种是用来降温,而再沸器是用来升温汽化。广泛应用于原料药制药和化工行业。

再沸器蒸汽耗量参考蒸发器,疏水阀选型参见上述说明,根据设备耗汽量大小,Way′s品牌浮球式疏水阀WY12系列、RFT18F、FFT45F一般均适合

四、杀菌机/杀菌锅/灭菌柜

卧式杀菌锅大多属于高压杀菌,适用于袋装食品、罐装食品、肉制品、饮料、豆奶、杏仁露、花生奶、椰子奶、芦笋、蘑菇、火腿肠、蛋品、豆干、休闲食品等食品的杀菌工作。设计压力0.4MPa,工作压力0.15MPa;设计温度145℃,工作温度123℃。

其操作过程一般包括:装锅密封、排气升温、恒温杀菌、反压冷却、开锅出罐。

为了获得良好的杀菌结果,杀菌锅需要和(饱和蒸汽供给器)连接,在整个升温和保温过程中一直给杀菌锅供汽。使杀菌锅能在整个杀菌过程中保证锅内的蒸汽流动,温度均衡(要求杀菌的温度)在整个过程中杀菌锅内的温度既不会提高也不会下落。
疏水阀的选型:杀菌锅蒸汽耗量根据流体储存式加热器的蒸汽耗量计算公式,再结合现场工况压力、疏水阀排量表、连接方式等参数来综合选型!Way′s品牌量浮球式疏水阀RFT18F、FFT45F型号均适用于该设备,可以连续及时排放冷凝水,确保没有积水,不会产生水锤震动等问题,确保高效节能。
五、空气加热机组(即热风加热器/烘干机/干燥机,所有利用蒸汽加热空气来烘干物料的设备总称)
许多工业用品都是用热风烘干的,干燥器的形式多种多样,但基本上都有换热排管组成,空气通过强制流动或自然对流方式经过空气干燥器加热,然后吹向潮湿的物料使其干燥。

有顶部安装式或水平式的可供选择,并且带有风扇和过滤器,这通常与风道系统集合在一起。可调节的百叶窗来调节新风和循环风的比率。这种空气加热组建议独立疏水,对每个加热段单独安装疏水阀进行排水,且每个疏水阀后加装止回阀。如果群组疏水会导致压力不平衡,会串压,高压的冷凝水会阻止低压冷凝水排出,所以在设备内部会产生积水和水锤等问题,造成设备损伤,升温不均匀。

空气烘干类设备(空气加热机组)蒸汽耗量的计算--举例说明

技术参数:蒸汽压力3bar,查出热焓值hfg为2133KJ/kg,空气流量(风量)为10000 m3/h,温度从30℃加热到120℃,热负荷为335KW。

A、计算蒸汽耗量(公式1):

蒸汽流量Q(kg/h) =V*ΔT* Cp / hfg

Q=蒸汽流量 (kg/h);  

V = 空气体积流量 (m3/h);

ΔT = 温升 (℃);   

cp = 常压下的空气比热容 (kJ/(m3·℃)=1.3;

hfg = 工作压力下的蒸汽蒸发焓 (kJ/kg)。

Q=10000*(120-30)*1.3/2133=548kg/h

B、计算蒸汽耗量(公式2):

蒸汽流量Q(kg/h) =热负荷(功率)*3600 / hfg

Q=蒸汽流量 (kg/h);  热负荷(功率)(kw);

Q=335*3600/2133=565kg/h

根据蒸汽耗量、压差、疏水阀排量表,型号RFT18F、DN25浮球式疏水阀为最佳选择。

风量、温升、蒸汽压力、疏水阀安装数量等因素都直接影响到疏水阀的选型,Way′s品牌大小中排量浮球式疏水阀WY12、RFT18F、FFT45F型号均适用于该设备。

疏水组安装示意图:





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