蒸汽蓄热器常用的几种蓄热量计算方法
蒸汽蓄热器的设计和应用 2
蒸汽蓄热器的应用和设计目录目录 (1)第一章蒸汽蓄热器的应用 (4)一锅护负荷的波动和消除波动的方法 (4)二蒸汽蓄热器的原理和结构 (5)三蒸汽蓄热器在供热系统中的应用原理 (7)四蒸汽蓄热器的适用技术条件和领域 (9)1．应用于用汽负荷波动较大的供热系统 (10)2．应用于瞬时耗汽量极大的供热系统 (10)3．应用于汽源间断供汽的或流量波动的供热系统 (11)4．应用于需要蓄存蒸汽供随时需用的场合 (11)五在锅炉供热系统装用蒸汽蓄热器后的效益 (12)1．节省锅炉燃料 (12)2．增大锅炉供汽能力，节省建设投资 (15)3．减少锅炉故障，延长锅炉使用寿命 (16)4．保持供汽压力稳定，可提高产品的产量和(或)质量 (17)5．有利于保护环境 (17)6．减轻司炉的劳动强度 (17)7．具有应急的蒸汽储备 (18)8．节省劳动力 (18)第二章蒸汽蓄热器的结构设计和热工计算 (19)一变压式蒸汽蓄热器的设计 (19)1．蓄热器筒体 (19)2．充热装置和排汽装置 (25)3．附属装里 (30)4．保温装置 (31)5．自动调节装置 (32)二典型变压式蒸汽蓄热器 (32)三蒸汽蓄热器的热工计算 (34)1．基本概念 (34)2．单位蓄热量的计算 (36)3．最大允许蒸发量 (42)4．充水系数和放热后的水位高度 (43)5．工作压力和蓄热量的关系 (45)6．热效率 (46)四供热系统中锅炉的蓄热量 (47)第三章蒸汽蓄热器的工程设计 (47)一工程设计的步骤 (47)二蒸汽蓄热器工程的供热系统设计 (49)1．蒸汽蓄热器在供热系统中的联结方式 (49)2．蒸汽蓄热器对波动负荷的直接平衡和间接平衡 (50)三需要的蓄热量和蓄热器的容积计算 (54)1．波动负荷的特性分析 (55)2．蓄热量的计算原则和方法 (56)3．蓄热器的容积计算- (67)四蒸汽蓄热器的自动调节 (69)1．压力自动调节 (70)2．流量自动调节 (71)五蒸汽蓄热器及其管道仪表的设计和安装 (72)六工程的技术经济 (74)1．装设蒸汽蓄热器后的主要经济效益 (75)2．蒸汽蓄热器的造价和工程投资分析 (76)七节能工程的经济评价 (78)第四章蒸汽蓄热器的应用实例 (79)一应用于用汽负荷波动幅度大、频率高的供热系统 (79)1．制桨造纸厂 (79)2．橡胶轮胎厂 (83)3．酿酒厂 (84)4．纺织印染厂 (89)5．糖厂 (93)6．医院 (98)7．宾馆和大楼 (101)8．煤气厂 (102)二应用于瞬时耗汽量极大的供热系统 (103)1．钢厂真空处理工艺 (103)2．空间技术试验室 (106)三应用于汽源间断供汽或流量波动的供热系统 (109)1．在钢厂配合废热锅炉 (110)2．垃圾焚烧场 (111)3．太阳能电站 (113)4．配合电热锅炉 (116)四应用于储存一定数量的蒸汽供随时发生的紧急用汽 (117)第五章蒸汽蓄热器的安装和运行 (119)一蒸汽蓄热器的安装 (119)1．地基和围栏 (119)2．安装 (119)二蒸汽蓄热器的起动 (119)1．起动前的准备工作 (119)2．蒸汽蓄热器的充热 (120)3．蒸汽蓄热器的放热 (121)三蒸汽蓄热器的正常运行操作 (122)1．典型供热系统中蓄热器的运行 (122)2．监视蒸汽蓄热器的水位 (125)3．监视蒸汽蓄热器的压力和水温 (126)4．经常检查止回阀和自动调节阀的工作情况 (127)四蒸汽蓄热器的常见故障和处理 (127)1．进汽止回阀或排汽止回阀发生泄漏 (127)2．自动调节阀 (130)五蒸汽蓄热器的维护保养 (131)1．维护保养要点 (131)2．常用的保养方法 (131)六蒸汽蓄热器蓄热量的简易测定法 (132)第六章蓄热器的技术发展概况和分类 (132)一蒸汽蓄热器的技术发展概况 (132)二预应力结构蒸汽蓄热器和过热蒸汽蓄热器 (139)三蓄热器的基本结构原理 (141)1．储蓄显热于饱和流体中 (141)2 . 储蓄显热于加压(过冷)液体中 (142)四蓄热器的典型型式和分类 (143)1．基瑟巴赫式锅炉给水蓄热器 (143)2．墨科勒式锅炉给水蓄热器 (144)3．膨胀式蒸汽蓄热器 (146)4．变压式蓄热和恒压式蓄热的联合系统 (147)5．蓄热器的分类 (149)附录 (152)附录一碟形封头圆柱形蓄热器容积计算(不完全充满水时) (152)附录二椭圆形封头圆柱形蓄热器容积计算 (153)附录三蒸汽蓄热器标准规格(日本光辉蓄热器公司) (153)附录四特大型蒸汽蓄热器标准规格(日本光辉蓄热器公司) (154)附录五蒸汽蓄热器标准规格(日本奥巴尔机器公司) (155)第一章蒸汽蓄热器的应用一锅护负荷的波动和消除波动的方法在制浆造纸、化学纤维制造、纺织印染、制糖、制药、橡胶制品、食品、酿酒、化工原料、城市煤气、小氮肥造气、冶金及火力发电等厂的生产过程中，全厂用汽设备在运行中虽在一定限度内可以调整用汽时间以降低用汽峰值，但往往用汽负荷仍不均衡，出现较大的波动，迫使供汽锅炉的负荷也随之变动。
蒸汽蓄热器常用的几种蓄热量计算方法
蒸汽蓄热器常用的几种蓄热量计算方法
一、高峰负荷计算法
该法是以用汽设备在高峰负荷最大持续时间内蒸汽用量作为根据，减去锅炉在高峰负荷时最大用汽量，即为蓄热器的计算蓄热量。
这种方法常用于存在高峰负荷的用户，如科学实验用汽、锻锤、水压机供汽系统等，具体可按下式计算：
Go=(Dmax-Db)×t/3600
其中Go----------- 计算蓄热量［Kg(蒸汽)］；
Dmax---------- 用汽设备最大耗汽量，（Kg/h）；
Db------------- 锅炉蒸发量，（Kg/h）；
t--------------- 高峰负荷持续时间（s），对于蒸汽锻锤一般为120---240s。
二、冲热时间计算法
废汽蓄热器要吸收一定时间内的全部废汽，因此可以采用冲热时间作为指标进行计算。
如废汽平均排出量为Di（Kg/h）,冲热时间为t(s),则计算蓄热量Go［Kg(蒸汽)］按下式计算: Go=Di×t/3600 二、单位水容积蓄热量计算
蒸汽蓄热器水空间单位水容积蓄热量与充热、放热压差成正比，压差大时则蓄热器单位水容积蓄热量相应增大，因此增大充热与放热压差是有利的。
但是充热、放热压差受到供热系统的约束，充热压力受到锅炉工作压力的限制，放热压力必须满足用户对供汽压力的要求。
充热压力P1=锅炉工作压力Pg-锅炉至蓄热器喷嘴出口的管系阻
力△h1
放热压力P2=用户最低要求压力Pc+蓄热器至用户的管系阻力
△h2
蒸汽蓄热器进口及出口压力损失一般取0.05MPa，蒸汽蓄热器单位水容积蓄热量go可由下表查得（或通过曲线图查得）
蒸汽蓄热器单位水容积蓄热量（蒸汽）表
（单位：kg/立方米）。
蒸汽供暖负荷计算方法概述
蒸汽供暖负荷计算方法概述蒸汽供暖负荷计算方法概述房间的供暖负荷（Qg）系指为维持房间空气的某一平均温度而需要提供的热量，其值应等于房间失热量与得热量的差值，即房间供暖热负荷（Qg）=房间失热量（Q失）-房间得热量（Q失）对一般民用建筑（特别是居住建筑）而言，房间的得热量包括人体、电器和炊事等项散热，为不稳定且数量较小的得热量，一般情况下多不予计算（作为安全度考虑，也有的按建筑面积计算一定数量）。
这时的房间热负荷即简化成等于该房间的失热量。
即Qg=Q失=QW+QF。
房间的失热量主要包括围护结构耗热量（QW）及空气渗入（或渗出）耗热量（QF）两大部分，计算是比较复杂的，现简述于后：（1）房间的围结构耗热量QW围护结构的耗热量包括基本耗热量和附加耗热量两部分。
基本耗热量为包括围护结构的温差修正系数Ai在内的围护结构传热量；附加耗热量主要有朝向修正、风力附加、外门附加、高度附加等。
但对一般民用住宅建筑而言，主要附加耗热量为朝向修正Bi。
下面仅列出包括Ai、Bi的围护结构耗热量计算公式，至于其他的修正或附加不再详述，需要时按相关设计手册查取。
QW=∑（Ki?Fi?△tr）Ai?（1+Bi）（w）式中，QW为该房间所有外墙、外窗、顶板、地面的总耗热量，按小时计算；对楼板和内墙，一般不予计算。
但在分户热计量系统中，如相邻房间温差过大（大于5℃），就需要计算。
Ki 为某一围护结构（如外墙或外窗）的传热系数，可从相关设计手册查出，W/m2?℃；Fi 为与上述围护结构相对应的计算传热面积，m2；△tr 为采暖设计计算传热温差，△tr=tn-tw，tn为室内计算温度，按房间用途确定，可从相关设计手册查取；tw为室外采暖计算温度，可从暖通空调设计规范查取，或根据当地气象资料计算取得。
值得注意的是，tw的数值，仅为按一定不保证时间、根据当地气象资料及其他情况确定的设计计算采用的数值，在此温度范围内，房间的空气平均温度能达到设计规范规定的tn±2℃的要求。
蒸汽蓄热器20110214
0 1 2
( i ' ' i ' ' )
1 2
1 2
i ''
2
式中：q0：
i1
'
单位饱和水压降p1→p2产生的蒸汽量（kg/kg）；
'
i2
''
分别为压力P1和P2时饱和水的焓值（KJ/kg）；
''
i1
i2
分别为压力为p1和p2时饱和蒸汽的焓值。
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如充热压力 放热压力 如充热压力 放热压力 如充热压力
G0 D it 60
式中 G0：计算蓄热量（kg） Di：废热平均排出量（产汽量）（kg/h） t: 充热时间（min）
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③单位水容积蓄热量的计算
单位水容积蓄热量与充热、放热的压差成正比，压差越大，节能效果越 好。但是充热、放热压差受到供热系统的供热与用热设备限定的工作压力的 约束。 蒸汽蓄热器充热压力必须依照锅炉工作压力（或最高工作压力）来设定， 并考虑系统运行阻力； 蒸汽蓄热器放热压力必须满足用户工作压力的需求； 充热压力P1=锅炉工作压力Pg 减去 锅炉至蓄热器入口处管道阻力ΔP1; 放热压力P2=用户最低工作压力Pc 加上 蓄热器至热用户管道阻力ΔP2； 蓄热器充热至蒸汽蓄热器放热出口阻力损失约为：0.05Mpa 单位容积蓄热量按下式计算： i ' i ' P1 为蓄热器充热压力、P2为蓄热器 放热压力
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③、蓄热器的供水和放水 蓄热器在调试运行时，需向蓄热器中至少注入50%~65%的软化水， 正常运行中，充水量要达到75%~85%为宜，水量低于75%时，要注水 （自动控制）水量高于90%时，要放水（自动控制，由溢流口放水）。 在过热蒸汽的供热系统中，进入蓄热器高压蒸汽是过热蒸汽。而蓄热器 放热的蒸汽是饱和蒸汽，这样会导致出现剩余的热量。这些热量会使水 空间有更多过饱和水挥发成蒸汽。随着充、放热连续不断进行，水位会 降低。因此要定期（一般在三个月左右）向蓄热器补水，补水（软化水） 可从给水系统接入。 在饱和蒸汽供热系统的蓄热器中，由于低压蒸汽的汽化潜热高于蒸 汽的汽化潜热，经过蓄热器不停的充、放热过程，蓄热器水位会升高。 因此蓄热器在长期运行时，必须定期放水，在正常运行情况下，一般三 个月左右。蓄热器放出的水是温度较高的热水，应接入锅炉除氧水箱或 锅炉给水箱中，回收利用。
蒸汽热量计算
蒸汽热量计算蒸汽热量计算是工业生产和能源管理中经常用到的一种重要的计算方法。
蒸汽热量计算的目的就是确定一定时刻，一定质量的蒸汽所含的热量，从而控制和优化各种蒸汽系统、设备和过程的运行和效率。
本文将从蒸汽的基本理论、热量计算的方法和实际应用等方面介绍蒸汽热量计算的相关知识，旨在加深对这一重要应用技术的理解和掌握。
一、蒸汽的基本理论蒸汽是气体状态的水，在一定温度下受到蒸发或蒸发过程中所释放的能量而产生。
蒸汽是水的一种高能态形态，具有较高的热量和压强，能够在流体和传热方面显示出一系列特殊性质。
根据热力学原理，蒸汽的特性主要与其温度、压强、比容和热量有关，其中热量是蒸汽最基本的性质之一，它是蒸汽能量含量的量度表征。
热量通常用单位质量的热量（称为热容，单位为J/kg·K）或单位体积的热量（称为比热，单位为J/m3）表示。
对于蒸汽来说，不同状态的热容和比热是不同的，因为蒸汽是可以存在不同的状态和温度的。
在一定温度下，蒸汽的热量可以通过热力学公式计算，公式为：h = hf + xhfg其中，h表示蒸汽的比焓（单位为kJ/kg），hf和hfg 分别代表水和水蒸气在该温度下的比焓（单位为kJ/kg），x表示蒸汽的干度或质量分数，表示单位质量蒸汽中所含的水蒸气质量占比。
二、蒸汽热量计算的方法蒸汽的热量计算主要涉及到两个方面的问题：蒸汽状态的确定和热量的计算方法。
根据蒸汽的温度、压力和干度等参数，可以确定其状态，然后根据状态确定热量，具体方法如下：1.确定蒸汽状态根据蒸汽的物理性质，可以通过测量温度、压力、湿度等物理参数以及对蒸汽所在设备的观察和维护等手段来确定蒸汽的状态。
一般来说，蒸汽状态可以分为干蒸汽和湿蒸汽两类，其中干蒸汽的干度为1，湿蒸汽的干度为小于1。
此外，蒸汽其它特性如比焓、比容、流速、温度等都会随蒸汽状态的变化而发生变化，需要结合具体情况进行测量和计算。
2.计算蒸汽热量确定蒸汽状态后，可以利用上述公式计算蒸汽的热量。
蒸汽蓄热器
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波动负荷曲线D=f(t)的平均负荷，按下式计算
Di
f (t )dt
t0 0
t
0
式中： Di：平均负荷（kg/h） t0 ：总的时间（h） 按照24小时热负荷曲线计算
波动负荷曲线D=f(t)的函数性质 一般不易于数学公式表达，故曲线 面积可采用面积仪或近似面积分割 法求出。
( D Di)dt
▲ 当用汽设备用热负荷小于锅炉额定蒸发量即产汽量时，锅炉供 热管压力升高，蒸汽通过内部充热装置，喷入蓄热器的水中。由于 汽温高于水温蒸汽迅速凝结放热，使蓄热器水温升高，同时水位也 上升，相应的汽空间的饱和蒸汽压力也升高了，这是蓄热器的充热 过程。
5
▲ 当用汽设备用热负荷高于锅炉的额定出力时，锅炉供汽管中的 压力会降低，一直降到低于蓄热器空间饱和压力时，蓄热器中的饱 和水成为过热水，将自行闪击蒸发放热，水位下降产生的二次蒸汽 以补充供给设备用汽，这是蓄热器放热过程。
p 0.3Mpa
t 3℃
4
蒸汽蓄热器主要受压部件：封头及筒身材质应采用Q345R钢板制作。
双层结构，内部为孔板式加热筒和高压喷嘴均采用304不锈钢制作。
三、蒸汽蓄热器的工作原理：
蒸汽蓄热器一般安装于锅炉与用汽设备之间，以平衡用汽设备 负荷的波动。使用时内部装有65%~85%的软化水，水面以上为蒸汽 空间，蓄热器运行中，充热是由蒸汽变成热水（饱和水），放热是 由饱和水变成闪蒸蒸汽（二次蒸汽）来实现的。
V
G q
0 0
式中 V：蓄热器的容积（m3） G0：蓄热量（蒸汽）（kg/m3） ：蓄热器充水系数0.65~0.85 ：蓄热器运行效率0.95~0.99
充水系数是指蓄热器内部水容积与 总容积的比值。 取小时，使蓄热 取大时，造成饱 器的体积增大；
蒸汽流量换热与热量换算公式
蒸汽流量换热与热量换算公式
Q = m h.
其中，Q代表热量（单位为焦耳），m代表蒸汽的质量（单位为千克），h代表单位质量蒸汽的比焓（单位为焦耳/千克）。
另外，蒸汽的流量可以用以下公式计算：
G = m / t.
其中，G代表蒸汽的流量（单位为千克/秒），m代表蒸汽的质量（单位为千克），t代表时间（单位为秒）。
在换热过程中，蒸汽的热量可以通过传热系数、传热面积和温度差来计算。
具体的换热公式取决于具体的换热设备和条件，比如在壳管式换热器中，可以使用传热系数和传热面积来计算换热量。
总的来说，蒸汽流量换热与热量换算涉及到多个参数和公式，需要根据具体情况进行计算和应用。
蒸汽蓄热器介绍
各種類型需求安裝示意圖
蒸汽蓄熱器與附件
本圖顯示鍋爐所有產生的蒸汽都通過了蒸汽蓄熱器，這是一般通用的設計 方式。並且也適用於瞬間用汽需求大的產業。
蒸汽蓄熱器鄰近鍋爐設備
本圖顯示鍋爐所有產生的蒸汽先經過現場用汽設備，這是遠端供應設計方式。 適用於鍋爐距離用汽設備有些距離，而蓄熱器能夠適時發揮補充的方式。
式中 G0：計算蓄熱量（kg） Di ：廢熱平均排出量（產汽量）（kg/h） t : 充熱時間（min）
③單位水容積蓄熱量的計算 單位水容積蓄熱量與充熱、放熱的壓差成正比，壓差越大，節能效果越好。 但是充熱、放熱壓差受到供熱系統的供熱與用熱設備限定的工作壓力的約束。 蒸汽蓄熱器充熱壓力必須依照鍋爐工作壓力（或最高工作壓力）來設定，並 考慮系統運行阻力； 蒸汽蓄熱器放熱壓力必須滿足用戶工作壓力的需求； 充熱壓力P1=鍋爐工作壓力Pg 減去 鍋爐至蓄熱器入口處管道阻力ΔP1; 放熱壓力P2=用戶最低工作壓力Pc 加上 蓄熱器至熱用戶管道阻力ΔP2； 蓄熱器充熱至蒸汽蓄熱器放熱出口阻力損失約為：0.05Mpa 單位容積蓄熱量按下式計算： P1 為蓄熱器充熱壓力、P2為蓄熱器 放熱壓力
式中：q0： 單位飽和水壓降p1→p2產生的蒸汽量（kg/kg）； 分別為壓力P1和P2時飽和水的焓值（KJ/kg）；
分別為壓力為p1和p2時飽和蒸汽的焓值。
如充熱壓力 p1為13kg/cm2、16kg/cm2、25kg/cm2; 放熱壓力 p2為6kg/cm2、單位體積產汽量：53kg/m3、69kg/m3、109kg/m3; 如充熱壓力 p1為25kg/cm2、39kg/cm2、50kg/cm2； 放熱壓力 p2為13kg/cm2、單位體積產汽量：62kg/m3、86kg/m3、118kg/m3； 如充熱壓力 p1為5.0Mpa，放熱壓力p2為1.27Mpa； 在要求蒸汽蓄熱器，平衡熱負荷波動幅度65t(即貯汽65t)情況下
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蒸汽蓄热器常用的几种蓄热量计算方法
一、高峰负荷计算法
该法是以用汽设备在高峰负荷最大持续时间内蒸汽用量作为根据，减去锅炉在高峰负荷时最大用汽量，即为蓄热器的计算蓄热量。
这种方法常用于存在高峰负荷的用户，如科学实验用汽、锻锤、水压机供汽系统等，具体可按下式计算：
Go=(Dmax-Db)×t/3600
其中Go----------- 计算蓄热量［Kg(蒸汽)］；
Dmax---------- 用汽设备最大耗汽量，（Kg/h）；
Db------------- 锅炉蒸发量，（Kg/h）；
t--------------- 高峰负荷持续时间（s），对于蒸汽锻锤一般为120---240s。
二、冲热时间计算法
废汽蓄热器要吸收一定时间内的全部废汽，因此可以采用冲热时间作为指标进行计算。
如废汽平均排出量为Di（Kg/h）,冲热时间为t(s),则计算蓄热量Go［Kg(蒸汽)］按下式计算: Go=Di×t/3600 二、单位水容积蓄热量计算
蒸汽蓄热器水空间单位水容积蓄热量与充热、放热压差成正比，压差大时则蓄热器单位水容积蓄热量相应增大，因此增大充热与放热压差是有利的。
但是充热、放热压差受到供热系统的约束，充热压力受到锅炉工作压力的限制，放热压力必须满足用户对供汽压力的要求。
充热压力P1=锅炉工作压力Pg-锅炉至蓄热器喷嘴出口的管系阻
力△h1
放热压力P2=用户最低要求压力Pc+蓄热器至用户的管系阻力
△h2
蒸汽蓄热器进口及出口压力损失一般取0.05MPa，蒸汽蓄热器单位水容积蓄热量go可由下表查得（或通过曲线图查得）
蒸汽蓄热器单位水容积蓄热量（蒸汽）表
（单位：kg/立方米）。