電鍍槽蒸汽加熱熱量的計(jì)算方法(適用于一般涂裝用槽體)

電鍍槽蒸汽加熱熱量的計(jì)算方法，這個(gè)計(jì)算方法不僅可以用在電鍍槽上，磷化，電泳及一般需要加熱的槽體計(jì)算方法類(lèi)似。

(1)蒸汽加熱裝置

根據(jù)加熱方式的不同，蒸汽加熱裝置可分為直接加熱和間接加熱兩種形式。1)直接蒸汽加熱裝置

直接蒸汽加熱裝置是最簡(jiǎn)單的加熱裝置。即利用加熱器將蒸汽直接通人被加熱的槽液中，經(jīng)冷凝將其熱量傳給被加熱的槽液，而冷凝水則和槽液相混合。此裝置的最大特點(diǎn)是熱效率高，但容易改變槽液濃度。因此，僅適用于清洗水槽的加熱。

2)間接蒸汽加熱裝置

間接蒸汽加熱裝置是利用加熱器將蒸汽和被加熱的槽液隔開(kāi)，并通過(guò)加熱器使蒸汽熱量傳給被加熱的槽液。間接加熱可分為槽內(nèi)加熱和槽外加熱兩種形式。

間接蒸汽加熱裝置的熱源是飽和蒸汽，飽和蒸汽的傳熱系數(shù)較高，蒸汽壓力為0.2～0.3MPa。常用的加熱器有蛇形管式、排管式、套管式和管束式換熱器，通常這幾種加熱器都安裝在固定槽內(nèi)，稱(chēng)為槽內(nèi)加熱。另一種是采用套管式、列管式等換熱器在槽外布置，稱(chēng)為槽外加熱。槽外加熱器的特點(diǎn)是傳熱系數(shù)大，槽液升溫快，加熱器不占槽體的空間，便于清理槽體。但加熱器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并配備有泵及管道等。

(2)蒸汽加熱裝置的計(jì)算

1)蒸汽消耗量計(jì)算

①升溫時(shí)蒸汽消耗量的計(jì)算 升溫時(shí)每小時(shí)的蒸汽消耗量按下式計(jì)算，即

式中G，——升溫時(shí)每小時(shí)的蒸汽消耗量，kg/h;

一升溫時(shí)的總熱損耗量，W;

r—-水的蒸發(fā)焓，kJ/kg;取2259kJ/kg。

②工作時(shí)蒸汽消耗量的計(jì)算

工作時(shí)每小時(shí)的蒸汽消耗量按下式計(jì)算，即

式中

—-工作時(shí)每小時(shí)的蒸汽消耗量，kg/h;

Qh——工作時(shí)的總熱量損耗量，W。

2)蒸汽加熱器的計(jì)算

蒸汽加熱器的計(jì)算包括加熱器換熱面積和長(zhǎng)度的計(jì)算。在計(jì)算加熱器的換熱面積時(shí)，必須選取最大的熱損耗量計(jì)算熱量。

①換熱面積的計(jì)算 加熱器的換熱面積可按下式計(jì)算，即

式中 F——蒸汽加熱器的換熱面積，mz;

Qh max——最大的熱損耗量，W;

K——加熱器的傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)，按表8—14選取;

tcl——飽和蒸汽的溫度，℃;

tcm——槽液的平均溫度，℃

②加熱器總長(zhǎng)度的計(jì)算 加熱器總長(zhǎng)度按下式計(jì)算，即

式中L——蒸汽加熱器的總長(zhǎng)度，m;

D——蒸汽加熱器的外徑，m。

換熱管的表面積確定后，應(yīng)正確選擇其直徑、長(zhǎng)度及蒸汽流速。管徑及流速過(guò)大，長(zhǎng)度過(guò)小，蒸汽在管內(nèi)來(lái)不及完全冷卻成液體就排出管外，使得換熱效率較低;管徑過(guò)小，則管內(nèi)冷凝水不易排出，換熱量減少，延長(zhǎng)加熱時(shí)間。

換熱過(guò)程傳熱系數(shù)K平均值

蒸汽在換熱管中的允許最大流速及通過(guò)熱量的最大值(p=O.3MPa)

③加熱管結(jié)構(gòu)及安放形式 蒸汽加熱采用蛇形及排形加熱管，如圖8—12及圖8—13所示。

蒸汽加熱蛇形管

蒸汽加熱排形管

前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作;后者有水封，凝結(jié)水易排出，加熱效率較高。加熱管的蒸汽入口及冷凝水出口位置應(yīng)使得冷凝水易排出。加熱管在槽中的安放位置，不應(yīng)由于鍍槽加熱使沉淀物浮起而影響鍍層質(zhì)量，并要能對(duì)溶液均勻加熱，一般安放在側(cè)壁較好，并在液面100mm以下，加熱管與槽壁及槽底應(yīng)有2～3倍于直徑的距離，以利于對(duì)流傳熱。管與管間距應(yīng)大于管徑的1～2倍。為了控制蒸汽流量，在管子的進(jìn)口要裝一個(gè)閥門(mén)。為了進(jìn)一步對(duì)蒸汽冷凝水加以利用，在不影響操作的情況下，固定槽的外面可加一個(gè)水套，把冷凝水直接放入水套夾層中，用冷凝水放出的余熱來(lái)加熱槽體并阻止槽壁的熱損失，以減少蒸汽的消耗量。去油槽溫度高，水分蒸發(fā)較快，可將冷凝水的一部分引入槽中對(duì)水量進(jìn)行補(bǔ)充。但應(yīng)防止溶液溢出。

加熱管的材料應(yīng)根據(jù)槽液性質(zhì)確定，常用的有鋼管、不銹鋼管、鉛銻合金管、鈦管等金屬材料。隨著工程塑料的發(fā)展，氟塑料越來(lái)越多地用于鋼槽加熱，可用于鍍鉻、氟硼酸鍍鉛、不銹鋼酸洗、鈦合金酸洗等槽加熱溶液。氟塑料加熱管通常采用管徑小、管壁薄的管子，如Фl0mmXlmm，可增加管子傳熱面積，提高加熱效率。

(3)蒸汽輸送管道的選擇和計(jì)算

管道管徑是根據(jù)蒸汽壓力、流量和選定的流速來(lái)確定的。選定后再用求得的管徑和流量來(lái)驗(yàn)算壓力損失。蒸汽輸送管道一般采用鍍鋅鋼管材料。

1)各種分管道的蒸汽負(fù)荷的計(jì)算

電鍍車(chē)間蒸汽管道根據(jù)用途和作用可分為下列幾種。

①蒸汽支管道直接接至耗汽設(shè)備上的管道，其負(fù)荷(即耗汽量)以該設(shè)備的最大負(fù)荷計(jì)算。

②蒸汽分支干管道接至整個(gè)設(shè)備上(包括數(shù)個(gè)耗汽設(shè)備)供汽的管道，其負(fù)荷以該分支干管供汽范圍內(nèi)各設(shè)備可能出現(xiàn)的實(shí)際最大耗熱量計(jì)算。

③蒸汽總管從鍋爐房接至車(chē)間的管道。車(chē)間全部設(shè)備的最大負(fù)荷乘以設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)，并考慮一定的熱損失或蒸汽漏損的附加系數(shù)。可由下式計(jì)算，即

G=GmaxRlR2

式中G——蒸汽總管負(fù)載，kg/h;

Gmax——車(chē)間的最大負(fù)荷，kg/h;

R1——設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)，0.8～1.0;

R2——損耗系數(shù)(包括熱損失和漏損，一般采用1.05～1.08)。

④凝結(jié)水管道管徑可按蒸汽管道的管徑小一級(jí)選用，但管徑小于25mm以下的管道，可采用和蒸汽管道相同的管徑。

2)蒸汽管徑的選擇

表列出飽和蒸汽的允許流速，表列出飽和蒸汽在不同管徑、不同壓力、不同流速條件下的質(zhì)量流量，可供選擇管徑時(shí)參考。

蒸汽管道允許流速

各種管徑飽和蒸汽的質(zhì)■流量/kg·h-1

(4)熱力管道設(shè)計(jì)布置原則

①車(chē)間蒸汽管入口總管上應(yīng)裝有控制閥及壓力表，并根據(jù)車(chē)間需要，在蒸汽管道上安裝減壓裝置。當(dāng)室外蒸汽管道地溝敷設(shè)時(shí)，應(yīng)在進(jìn)入車(chē)間入口處建筑物的墻上或車(chē)間地坪處預(yù)留安裝孔。

②根據(jù)電鍍車(chē)間鍍槽布置特點(diǎn)，車(chē)間熱力管道一般敷設(shè)方式如下。

a.車(chē)間工藝設(shè)計(jì)的鍍槽布置方式采用靠墻一側(cè)為單排時(shí)，靠墻一側(cè)的管道盡量敷設(shè)在墻上，或沿槽敷設(shè)，或沿鍍槽支柱敷設(shè)。

b.工藝槽按環(huán)形自動(dòng)線工作順序布置時(shí)，則在鍍槽的內(nèi)側(cè)(或當(dāng)有操作踏板時(shí)，可在鍍槽的外側(cè))設(shè)支柱敷設(shè)管道。采用架空方式敷設(shè)管道時(shí)，其高度一般不少于2.5m，以不妨礙通行為原則，并盡量減少對(duì)采光的影響。沿墻壁、槽壁敷設(shè)時(shí)，最低高度以不妨礙安裝為宜，最高以不妨礙操作為宜。蒸汽管道采用地溝敷設(shè)時(shí)，需考慮防水、防腐和排水措施。

C.電鍍車(chē)間的酸性和有毒性的加熱槽以及其他有可能使凝結(jié)水污染的耗熱設(shè)備的凝結(jié)水，均不予回收至鍋爐房，按工藝槽布置就近經(jīng)過(guò)，將凝結(jié)水送至熱水槽使用。

d.熱水管道安裝時(shí)應(yīng)有不小于0.002的坡度。

e.管道穿墻、樓板和其他建筑物處應(yīng)設(shè)置套管，套管的內(nèi)徑應(yīng)大于所穿管道外徑20～30mm并用石棉嵌塞。

f.管道不得穿過(guò)風(fēng)管、風(fēng)道。熱力管道應(yīng)敷設(shè)在上水管道、冷卻水和回水管道上面。熱力管道與電器設(shè)備最小尺寸為0.2～0.5m。如不能符合要求時(shí)，在蒸汽管外加絕緣層，可適當(dāng)減小距離。

g.敷設(shè)管道時(shí)，應(yīng)考慮熱膨脹問(wèn)題。布置管道時(shí)應(yīng)盡量采用自然補(bǔ)償，如自然轉(zhuǎn)彎處等。已有的彎曲段不能滿(mǎn)足熱補(bǔ)償，應(yīng)設(shè)置方形補(bǔ)償器。.