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標題: 熱交換鋼管“出汗” [打印本頁]
作者: 冷水黃金    時間: 2014-1-12 10:37
標題: 熱交換鋼管“出汗”
本帖最后由 冷水黃金 于 2014-1-12 10:38 編輯 $ y4 N# B1 \- ~
5 ~$ U6 j* S# d% \
中間熱交換管壁厚約6mm左右，低碳鋼，牌號不明。. m' b. N( D: W4 U. X
中間熱風是天然氣燃燒熱風通道。
( k/ [) w5 B& z當溫度達到300度時，熱交換管內壁四周像人出汗一樣有水珠，并且從有水段開始就這樣（是工人講的，我去遲了，只看到水印），然后匯集到下面和下中雨差不多。
, A+ ~6 s4 p2 c* g5 x4 P3 t* D# X- S# a  A2 c, R( o  ~! f7 y
而在此熱交換器前段幾米遠，也有一段簡單的水箱式熱交換器(僅一根大管子從水箱中間穿過)，并無“出汗”現象。0 F, i4 v/ L) F0 j6 a' z4 X
& c2 i& `$ Y( T
[attach]309164[/attach]
" H7 v$ C1 u6 P* v- B+ T8 ^  w
作者: 子子61961    時間: 2014-1-12 10:51
本帖最后由 子子61961 于 2014-1-12 11:53 編輯
; c) U0 A2 P4 d* T8 |' ?* L" i
0 i4 G' u2 y, i. S貌似是典型的化工計算問題。
& Q: v( h3 O, l6 U6 P有一些條件還想確認一下。6 ?- d, q# M1 f: l/ I2 F" T
1. 300度指的是入口溫度也就是圖中上面的入口溫度是吧 。
( }+ S+ _7 J9 H$ n! ?% n( L2 V2. 想知道下面的燃氣出口溫度降到了多少度。. g. v# }4 t: R( R) m2 P
3. 燃氣里是否含有水蒸氣，水蒸氣含量和氣體壓力，可以反算出露點。
0 ~+ A) x" _& v5 S. S, B4. 管內流速多少，流速過快的話，上下有壓力差也會有一些影響。
' y2 S( t% J5 _  j9 v. x, E
4 @3 w7 i# x& s/ P' Q1 k0 [; v3 F- ]3 t2 t: {+ Q5 H# a. _4 h; C3 J
ps：沒計算不知道露點會不會那么高，大俠確定不是管子漏水了？估計沒漏，漏的話你去看的時候也能看到。
作者: 冷水黃金    時間: 2014-1-12 12:09
請老鷹幫忙把這個帖子移到熱交換器或機械設計版吧
作者: 子子61961    時間: 2014-1-12 12:50
謝大俠搜索點評提供數據。
* i- _  x5 Y  h2 I俺把2003年買的《化工原理》教材給翻出來了。6 o; `* [* x' L5 `3 _
在 干燥 那一章仔細研讀了一下。& y7 }/ W( q% S8 o4 {
3 k* R0 n$ U5 J
水汽體積比18%，近似認為水蒸氣分壓為18%。（這一行還需要推敲）4 i1 q! O. j% T7 d. C/ B
大氣壓101325Pa，微負壓，認為是100000，則水蒸氣分壓為18000Pa
2 |$ a  C0 r8 A百度查 飽和水蒸氣表，露點近似為58度。) a  O: S1 E0 B

8 q5 g7 _# C  b+ l大俠說冷卻水溫度為10度左右。應該是下端進口溫度，
0 d( ]* G5 Y% t9 j0 z/ Z" R# `此處靠近管壁的地方氣體溫度較低（當然與流速有關），
3 v2 K! g/ T3 N, k7 }如果此處氣體溫度低于58度，就會出現凝結現象。7 O* H" ^2 o2 [  g0 r

+ o  r  {0 O  W% \4 W8 Y可否問一下大俠管徑多少。氣體部分貌似是環形區域，內徑多少外徑幾何。7 n. t# Q2 |1 Y: c" E
" b# s1 N: m% v3 Y9 G' A8 z7 Q! Z
-------------------------------------------------------------------------------------------
( f, U. t+ ?( c* v, w在之前的換熱器沒有結露，估計是因為氣體溫度較高，大于600度，
1 e$ S. V& n3 w+ G  {提供了足夠的熱量，超過了結露的蒸發潛熱，把結露的部分又給蒸發了，
* {- O3 N0 ~1 X或是氣體溫度過高，換熱器的氣體一側壁面溫度較高，也就不會結露了。
# m5 x' C4 p' c5 o' S( I7 a
! P( H* u' S* ?% ?3 o; J: ?簡單分析如上。其實心里沒底，十五年前學過的東西，一直沒使用過。
# A8 x$ g2 ?1 G8 d樓主大俠也可以在其他化工網站上確認一下，注意是化工而不是化學。
作者: huhaofei    時間: 2014-1-12 20:56
正常現象了，看大俠解析，學習學習，感謝樓主拋出問題
作者: luyupei    時間: 2014-1-13 08:55
建議將冷卻水溫調到15度以上，最后在25度
作者: yantouchang    時間: 2014-1-13 10:04
子子61961 發表于 2014-1-12 12:50
( z& z% V) e- O+ M3 R/ S謝大俠搜索點評提供數據。
0 K. ^" y& Y- b1 Y+ M1 }( W俺把2003年買的《化工原理》教材給翻出來了。
2 p  r4 ^) G) @2 A: u: Y) S: m在 干燥 那一章仔細研讀了一下。 ...
; {9 |0 h1 S5 {) R  b
準確計算需要知道：
+ ]5 F- j4 k0 C  G干濕球溫度計中干球溫度和濕球溫度值.
* i4 V- r9 W  F" p- b根據所讀兩個溫度值查相對濕度對照表得相對濕度./ Q+ R/ T% H4 ?+ M# j7 a3 E" h
根據干球溫度查水的飽和蒸汽壓表,得干球溫度下水的飽和蒸汽壓值.- i5 O1 B' x6 c1 N
用所查得干球溫度下的水的飽和蒸汽壓乘以相對濕度,得空氣中水汽的分壓.9 i- h9 C- v* ^
再根據空氣中水汽分壓查水的飽和蒸汽壓表,該分壓對應的溫度就是露點.即水的結露, b! R8 t8 ?2 k0 o4 }

& F, y/ G( ^& ~我根據重慶的年平均值相對濕度結合這個季節大概計算了一下，露點在12-13度之間，其實很簡單LZ用溫度計測試一下當時管壁的溫度就可以大概知道，
" Q- A3 _9 a3 V6 [- i, [# G
# I$ ?0 S2 S+ @" y, i( K  a解決的辦法：調節循環水冷卻水的的進水量。
作者: 子子61961    時間: 2014-1-13 11:07
yantouchang 發表于 2014-1-13 11:04 / O( M# ^7 x' v2 O( c
準確計算需要知道：, q5 X* J$ n$ O2 e' X7 S& R
干濕球溫度計中干球溫度和濕球溫度值.
: }2 H* o  u2 g7 Z* U根據所讀兩個溫度值查相對濕度對照表得相對濕 ...
準確計算需要知道：! [$ i& ^0 k4 i
干濕球溫度計中干球溫度和濕球溫度值.
2 z9 |3 k3 [3 [1 r/ \根據所讀兩個溫度值查相對濕度對照表得相對濕度.
5 |8 z2 r1 h/ t/ @$ k! O# u# @根據干球溫度查水的飽和蒸汽壓表,得干球溫度下水的飽和蒸汽壓值.! I6 }! d5 _* T
用所查得干球溫度下的水的飽和蒸汽壓乘以相對濕度,得空氣中水汽的分壓.
9 \# Z, H, S  U) o7 [# m再根據空氣中水汽分壓查水的飽和蒸汽壓表,該分壓對應的溫度就是露點.即水的結露. _8 w* f3 {7 S" n

4 O  M( X7 f" W$ Z4 q9 J我根據重慶的年平均值相對濕度結合這個季節大概計算了一下，露點在12-13度之間，其實很簡單LZ用溫度計測試一下當時管壁的溫度就可以大概知道，* n, h2 ^/ s/ a1 R. ~

# F* w- K2 j. y* W' e8 z解決的辦法：調節循環水冷卻水的的進水量。

$ h3 I' s$ I  f4 }5 E! X4 @謝謝回復。大俠是搞化工方面的么。1 A1 x0 J8 Y/ C0 q  p
您提到根據干濕球溫度來計算濕度然后水汽的分壓，但是現在現場情況估計是這樣的。& h: |) e- Q# G+ v& x2 W
現在問題是在換熱器內部，而且是高溫200度左右，氣體流速較快，所以無法設置濕球溫度計。7 C8 K2 d  Q: A& F5 I5 o* U
所以暫時根據樓主大俠提供的水蒸氣體積分率，來計算水蒸氣分壓。$ f; M8 P1 @. D1 |; O- n, g
根據道爾頓分壓定律，體積分率可以近似認為等于其分壓比，所以用總壓強乘以體積分率，可以得到水蒸氣分壓。
+ F/ [4 }2 K- F+ ]: ?另外主要樓主的管道里流動的是天然氣，所以在這里不太適合用一般空氣的濕度，而用水蒸氣分壓來求濕度來求露點的方法。
/ j, L+ M8 Y' g大概是這樣考慮的。
; b# A! G6 `. ~! c; n+ d, X" r4 }7 T! r, D, u2 h
作者: yantouchang    時間: 2014-1-13 11:39
子子61961 發表于 2014-1-13 11:07
$ ?9 N: ?5 K; P' V/ i! ]7 [+ H謝謝回復。大俠是搞化工方面的么。
; X; q8 ?5 Y  R8 ~2 b您提到根據干濕球溫度來計算濕度然后水汽的分壓，但是現在現場情況 ...
  j/ q) E) Q# i' M
謝謝大俠教誨，我是做化機的，工作兩年多，還是個菜鳥，希望大俠不要介意。2 ~- U6 f6 ~) z0 }! e% d8 m
我看到冷卻水靠近殼層，因為之前有碰到過外壁凝結水滴，就理解為換熱器外壁凝結水滴，
2 A. |5 d, m& Q; Y) O# h管束內部凝結水滴，我的計算錯誤。9 p  E1 @* d( L" k5 x3 g6 P" \
作者: 子子61961    時間: 2014-1-13 11:50
yantouchang 發表于 2014-1-13 12:39
; _$ v1 c4 _" W$ F0 F* F. X5 k* x* u謝謝大俠教誨，我是做化機的，工作兩年多，還是個菜鳥，希望大俠不要介意。
/ C  K4 h; H. E0 M2 B我看到冷卻水靠近殼層，因為 ...

) |4 W8 C' C0 `- h0 r  q- F. n工作辛苦了。我以前是學化工的。干了兩年化工就不做了。
: t" b( a0 f; M  t% _濕球和露點這一塊兒內容，我在大學時沒怎么學好，后來工作中用到了自己復習的。
$ a2 `5 p8 C' T0 F2 _9 M. O感覺化工機械比單純的機械還要難一些，受力分析和金屬材料同樣要考慮，還要考慮物性相變傳熱傳質等等。3 g' v% z2 j' }' L5 z, g2 K. M
加油吧，謝謝回復。% y- `. C# l1 N- o; {
作者: yantouchang    時間: 2014-1-13 12:05
子子61961 發表于 2014-1-13 11:50 / V/ ^% x6 l, ]$ u4 ^
工作辛苦了。我以前是學化工的。干了兩年化工就不做了。' }* [! s  z- p) i0 t
濕球和露點這一塊兒內容，我在大學時沒怎么學好 ...

& s% {+ ]3 E( K& E) H細想了一下，這個問題確實不簡單。% P. i' E! L- e! a; F. s
管層溫度300°水能以液態存在，壓力在80bar以上了。
# S4 Q2 H; A$ P, `# X/ O化工原理還得回去好好看看。3 w2 P+ R- A7 L9 u6 G; b
作者: 子子61961    時間: 2014-1-13 13:14
yantouchang 發表于 2014-1-13 13:05
; t$ x0 t7 M. C' n( ?1 t細想了一下，這個問題確實不簡單。
; X! ~* |+ \; t7 W. s4 ]管層溫度300°水能以液態存在，壓力在80bar以上了。& p& q1 g9 [9 o( e4 S6 _
化工原理還得回 ...

  o. f: }5 y, f8 m那個地方，只能說，氣流的中心溫度為300度，氣流到壁面，有一個溫度梯度分布，到了壁面，壁面附近的氣體邊界層的溫度估計也就100多度了，然后管壁內部也有溫度梯度分布，管壁的兩個表面，氣體接觸處為100度左右，液體接觸面為入口水溫10度左右，是這樣的一個狀態。不是一個內外都是300度的狀態，而是一個遞減的溫度梯度分布，有溫度梯度也就意味著有熱量傳遞，也就是傳熱計算中最基本的傅立葉定律。這里可以參考化工原理里傳熱那章，里面圓筒壁的熱傳導和對流傳導的項目。
# s/ j' L( W" @3 Z+ X% K0 H0 o
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作者: 子子61961    時間: 2014-1-13 13:55
在教科書里找了一道近似的例題套了一下。溫度分布近似為。- x2 b. e' `' V3 z( N' x
氣流側溫度遞減為258度，管壁溫度差為2度，水側溫度差為10度。5 f/ ^' W1 G- H4 t; V# Q) ?  J
也就是：氣流中心280度，管壁氣側23度，管壁水側20度，水側10度。9 Q5 d! \2 P9 H* `) ~( e
就算水側給熱系數再大一些，管壁氣側估計在30度附近，管壁附近的薄薄一層氣體的溫度也就在三十多度。+ l1 \9 c% \7 n: y
可以看出管壁附近氣體溫度低于露點溫度58度，所以管壁附近的氣體會結露。" T1 @# X# C- p. K; A

9 W& u) E0 b" E' Y. z或者說，30度左右的氣體，在大氣壓下能承載的水汽含量為4%左右，' l: d7 Z$ F! r
入口的氣體水汽含量為18%，則多余的部分，便以液體的形式流下來了。5 j/ P* U3 ?, V1 ]- \: J
8 d+ H" v. K9 G4 l
如果說解決方案，前面有朋友說過提高入口水溫，是一個辦法。
4 C( S6 r6 f( m: ^6 L( g, B. W# G$ G還按照上面的溫度差來算，入口水溫提高后，管壁氣側的溫度也會提高，高于露點的話就不會結露了。
: d2 ~4 N* l% k+ [0 V4 H( \提高水溫也需要外加能源，如果覺得浪費，不如就在換熱器下面加一個盛水的部分，反正壓力也不高，就是排水麻煩一些。
作者: 子子61961    時間: 2014-1-13 16:21
又搜了一下天然氣含水量。貌似商品天然氣已經除水，冷卻到-30度也不會結露。
3 r$ I  ^3 F) i% k不過樓主大俠的工況貌似是天然氣燃燒后的氣體，那樣的話，燃燒后生成的水成分應該較多，應該是這部分水結露了。
& Q3 ]4 h# y3 u& n+ j' Z) @: p* w燃后氣體的含水量不容易查到，要不取樣測一下也可以知道其水蒸氣含量，有助于判斷是否結露。
作者: amqq0807    時間: 2014-1-14 10:58
熱交換器外壁溫度有多高，會不會是因為外壁溫度低了空氣中的水蒸氣冷凝附著在外壁上了。
9 w/ X( J5 H" p6 Y3 z3 G因為看你的描述說水溫只有8到10度，所以會不會是水的流量過大導致水溫上不去，而導致外壁溫度過低。
作者: bunyn    時間: 2014-1-14 16:12




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