原理:熱平衡方程
計(jì)算依據(jù)是基本的能量守恒定律:加熱空氣所需的熱量 (Q) = 空氣的質(zhì)量流量 (?) × 空氣的比熱容 (Cp) × 空氣的溫升 (ΔT)。
公式: Q = ? * Cp * ΔT
參數(shù)詳解與獲?。?
1、 空氣的質(zhì)量流量 (?):
含義: 單位時(shí)間內(nèi)流過換熱器并被加熱的空氣的質(zhì)量(單位:kg/s 或 kg/h)。
如何確定:
風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量: 這是的起點(diǎn)。烘干系統(tǒng)通常配備風(fēng)機(jī),其額定風(fēng)量(V?)通常以 m3/h 或 m3/s 給出。
空氣密度 (ρ): 需要將體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量??諝饷芏入S溫度和壓力變化。通常取入口空氣狀態(tài)下的密度進(jìn)行計(jì)算。
標(biāo)準(zhǔn)近似: 在常溫常壓下(如20°C, 1atm),干空氣密度約為 1.2 kg/m3。這是一個常用的簡化值。
計(jì)算: 若入口溫度(T_in)已知,可使用理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算:ρ = P / (R * T_in)。其中P為壓力(通常取101325 Pa),R為干空氣氣體常數(shù)(287 J/(kg·K)),T_in為入口溫度(K)。
計(jì)算: ? = V? * ρ (單位要一致,如 V? 用 m3/h, ρ 用 kg/m3,則 ? 單位為 kg/h)。
2、 空氣的比熱容 (Cp):
含義: 單位質(zhì)量的空氣溫度升高1度所需的熱量。
取值: 在常壓下,干空氣的定壓比熱容 Cp ≈ 1.005 kJ/(kg·K) 或 0.24 kcal/(kg·°C)。這是工程計(jì)算中普遍采用的常數(shù),在粉絲烘干涉及的溫升范圍內(nèi)(通常<100°C)精度足夠。*注意:如果空氣中含有大量水蒸氣(濕度高),其比熱容會略有增加,但基礎(chǔ)計(jì)算通常用干空氣值。*
3、 空氣的溫升 (ΔT):
含義: 空氣通過換熱器后溫度的升高值。
如何確定:
入口溫度 (T_in): 進(jìn)入換熱器的空氣溫度。通常是環(huán)境溫度(如20-30°C),或上一級設(shè)備的出口溫度(如余熱回收后的溫度)。
目標(biāo)出口溫度 (T_out): 換熱器需要將空氣加熱到的溫度。這是烘干工藝的關(guān)鍵參數(shù),由粉絲的烘干特性、產(chǎn)量、含水量等因素決定(如設(shè)定為80°C)。
計(jì)算: ΔT = T_out - T_in (單位:K 或 °C,數(shù)值相同)。
熱量計(jì)算步驟:
1、 確定風(fēng)機(jī)風(fēng)量 (V?): 例如,風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為 20,000 m3/h。
2、 確定入口空氣密度 (ρ): 假設(shè)入口溫度 T_in = 25°C (298 K),使用近似值 ρ ≈ 1.184 kg/m3 (或簡化取 1.2 kg/m3)。
3、 計(jì)算質(zhì)量流量 (?): ? = V? * ρ = 20,000 m3/h * 1.184 kg/m3 = 23,680 kg/h ≈ 6.578 kg/s (除以3600)。
4、 確定目標(biāo)出口溫度 (T_out): 例如,設(shè)定為 80°C。
5、 計(jì)算溫升 (ΔT): ΔT = T_out - T_in = 80°C - 25°C = 55°C (或 55 K)。
6、 確定比熱容 (Cp): Cp ≈ 1.005 kJ/(kg·K)。
7、 計(jì)算所需熱量 (Q):
瞬時(shí)功率 (kW): Q_power = ? * Cp * ΔT (使用 kg/s 和 kJ/(kg·K)) = 6.578 kg/s * 1.005 kJ/(kg·K) * 55 K ≈ 364 kW。
小時(shí)耗熱量 (kJ/h 或 kcal/h): Q_hourly = ? * Cp * ΔT (使用 kg/h 和 kJ/(kg·K)) = 23,680 kg/h * 1.005 kJ/(kg·K) * 55 K ≈ 1,310,000 kJ/h。換算成千卡 (kcal/h):1,310,000 kJ/h * (1 kcal / 4.184 kJ) ≈ 313,000 kcal/h。
重要考慮因素:
熱損失: 上述計(jì)算是理論加熱空氣所需熱量。實(shí)際中,換熱器殼體、連接管道、設(shè)備等會向環(huán)境散熱(輻射、對流)。設(shè)計(jì)時(shí)需增加10%-20%的安全裕量(余量):Q_design = Q_calculated * (1.1 ~ 1.2)。
熱源效率: 計(jì)算出的Q_design是換熱器需要從熱源(蒸汽、燃?xì)?、?dǎo)熱油等)吸收的熱量。熱源本身(如鍋爐、燃燒器)的效率(η)會影響終的燃料/蒸汽消耗量:Q_source = Q_design / η。
濕度影響: 上述計(jì)算僅考慮了空氣的顯熱加熱。在烘干過程中,如果空氣吸收了粉絲蒸發(fā)的水分,其濕度會增加,但基礎(chǔ)的熱量計(jì)算(為烘干提供足夠溫度的熱風(fēng))通常以此顯熱負(fù)荷為主。更的模型會考慮水分蒸發(fā)的潛熱負(fù)荷,但換熱器選型主要依據(jù)顯熱負(fù)荷。
實(shí)際參數(shù): 風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行風(fēng)量可能偏離額定值,入口溫度也會波動。應(yīng)盡可能使用設(shè)計(jì)工況或?qū)崪y數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
總結(jié): 粉絲烘干換熱器的熱量計(jì)算是確定加熱空氣流所需的顯熱。通過風(fēng)機(jī)風(fēng)量、空氣密度、比熱容和目標(biāo)溫升,應(yīng)用熱平衡公式 Q = ? * Cp * ΔT 即可得出基礎(chǔ)熱量需求。務(wù)必考慮熱損失增加裕量,并聯(lián)系熱源效率確定終能耗。
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