蒸煮锅能量平衡及计算方法

1．能量平衡方框图

能量平衡方框说明：①体系从进入蒸煮的蒸汽流量表开始至放锅止，②本方框图所标明的各项热量，系根据一般酸煮锅设备(无喷放锅)及生产工艺划分确定。如被测对象与上述情况有异，则其各项热量的划分应按实际情况进行。

图中符号意义：

Q——加热绝干原料用的热量，kJ／锅；

Q——加热原料中水分用的热量，kJ／锅；

Q——加热蒸煮液用的热量，kJ／锅；

Q——从蒸煮锅内移出作次锅蒸煮回用蒸煮液带出的热量，kJ／锅；

Q——大放汽回收的热量，kJ／锅；

Q——直接加热蒸煮液供给的热量，kJ／锅

Q——间接加热蒸煮液供给的热量，kJ／锅；

Q——蒸煮液带入蒸煮锅内的热量，kJ／锅；

Q——放锅温水带入蒸煮锅内的热量，kJ／锅；

Q——蒸煮锅体加热损失的热量，kJ／锅；

Q——蒸煮锅体散热损失的热量，kJ／锅；

Q——蒸煮锅管道及附属设备损失的热量，kJ／锅；

Q——蒸汽凝结水热损失，kJ／锅；

Q——大放汽热损失，kJ／锅；

Q——蒸煮锅其他热损失，kJ／锅。

2．能量平衡及设备热效率计算

(1)蒸煮有效耗热总量Q

计算公式：

Q=Q+Q+Q+Q+Q(kJ／锅)

式中符号意义同前。

其中：

Q=GC(t—t)(kJ／锅)

式中：G—绝干原料的重量，kJ／锅；

　C——原料的比热容，kJ／(kg·℃)；

　t——蒸煮最高温度，℃；

　t——周围环境温度，℃。

Q=GC(t—t)(kJ／锅)

式中：G——原料所含水分的重量，kJ／锅；

　C——水的比热容，kJ／(kg·℃)；

式中：G——蒸煮液的总重量，kg／锅；——从蒸煮锅中移出作次锅蒸煮回用的蒸煮液的重量，kg／锅

　C——蒸煮液的比热容，

　　对于亚硫酸盐蒸煮C取4．187kJ／(kg·℃)；

　　硫酸盐蒸煮液C取3．77kJ／(kg·℃)；

　t——从蒸煮锅移出的蒸煮液的平均温度℃；

　t——蒸煮开始温度，℃。

式中：t——回用的蒸煮液的实际温度，℃；

　t——周围环境温度，℃。

Q=GC(t—t)(kJ／锅)

式中：t——蒸煮液回收大放汽热后的实际温度，℃；

　t——蒸煮液回收大放汽热前的实际温度，℃。

(2)蒸煮有效单位耗热量Q

计算公式：

式中：p——蒸煮得率，%。

(3)蒸煮实际供给总热量Q

计算公式：

Q=Q+Q十Q+Q(kJ／锅)

式中符号意义同前：

其中：

式中：D——直接加热蒸煮液所耗用的蒸汽量，kg／锅；

　i″——蒸汽的焓值，kJ／kg

　i′——环境温度下凝结水的焓值，kJ／kg。

式中：D——间接加热蒸煮液所耗用的蒸汽量，kg／锅；

　i″、i′含义同前。

Q=GC(t—t)(kJ／锅)

式中：t——进蒸煮锅的蒸煮液实际温度，℃；

　t——周围环境温度，℃。

式中：G——放锅温水的重量，kg／锅；

　t′——放锅温水的温度，℃；

　t——周围环境温度，℃。

(4)供给蒸煮实际单位耗热量Q

计算公式：

(5)蒸煮锅热效率η(%)

计算公式：

(6)蒸煮过程重复利用热量Q

计算公式：

(7)蒸煮锅体加热损失的热量Q

计算公式：

式中：Q——锅体钢板加热损失的热量，kJ／锅；

　　　Q——锅体保温层加热损失的热量，kJ／锅；

　　　Q——锅体砖衬加热损失的热量，kJ／锅。

①锅体钢板加热损失热量Q

式中：G——锅体钢板的总重量，kg／锅；

　C——钢板的比热容，取0．481kJ／(kg·℃)；

　t′钢——钢板在蒸煮过程中达到的最高温度，℃。

②锅体保温层加热损失热量Q

式中：G——锅体保温层的总重量，kg／锅；

　C——体温层材料的比热容取0．754kJ／(kg·℃)；

　t′层——保温层在蒸煮过程中达到的最高温度，℃；

　t层——保温层在蒸煮过程中达到的最低温度，℃。

③锅体砖衬加热损失热量Q

式中：G——锅体砖衬的总重量，kg／锅；

　C——砖衬材料的比热容，取1kJ／(kg·℃)；

　t′砖——砖衬在蒸煮过程中达到的最高温度，℃；

　t砖——砖衬在蒸煮过程中达到的最低温度，℃。

(8)蒸煮锅体散热损失热量Q

计算公式：

式中：Q——蒸煮升温阶段锅体散热损失热量，kJ／锅；

　Q——蒸煮保温阶段锅体散热损失热量，kJ／锅；

　Q——蒸煮最高保持温度后至放锅完毕阶段锅体散热损失热量，kJ／锅。

①蒸煮升温阶段锅体散热损失热量Q

式中：F——锅体总表面积，m；

　K——传热系数，kJ／(m·h·℃)；

　Z——蒸煮升温时间，h；

　t——周围环境温度，℃。

计算公式：

式中：δ——锅体钢板的厚度，m；

　δ——锅体保温层的厚度，m；

　δ——锅体砖衬的厚度，m；

　λ——锅体钢板的导热系数取209．3kJ／(m·h·℃)；

　λ——钢体保温层的导热系数取0．628kJ／(m·h·℃)；

　λ——锅体砖衬的导热系数取1．51kJ／(m·h·℃)；

　α——锅内蒸煮物对锅内壁的换热系数取20934kJ／(m·h·℃)；

　α——锅外壁对外界的换热系数，且有、α=αe+αr其中α为对流换热系数，α为辐射换热系数。

式中：Q——锅外壁的平均温度，℃；

　t——周围环境温度，℃。

式中：C——温度系数

C′——辐射系数

；其中

C为无光泽铁板的辐射系数4、4；

C为砖衬的辐射系数4、3；

C为完全黑体辐射系数4、7。

②蒸煮保温阶段锅体散热损失热量Q

Q=FK(t—t)Z(kJ／锅)

式中：Z——蒸煮最高温度保持时间，h。

③蒸煮最高保持温度以后放锅完毕阶段锅体散热损失的热量Q

式中：Zb——蒸煮最高保持温度以后放锅完毕阶段时间。

(9)蒸煮锅管道及附属设备热损失Q蒸煮锅管道及附属设备(如循环泵、加热泵、预热器等)热损失亦包括加热损失和散热损失两部分，可分别进行计算。计算困难时，可进行估算，取该项热损失(最大值)为蒸煮有效耗热总量的10%，即：

Q=0．1×Q=0．1×(Q+Q+Q+Q+Q)(kJ／锅)

(10)蒸汽凝结水热损失Q

计算公式：

Q=Q+Q(kJ／锅)

式中：Q——直接加热蒸煮液蒸汽凝结水的热损失，kcal／锅；

　Q——间接加热蒸煮液蒸汽凝结水的热损失，kcal／锅；

其中：

式中：D——直接加热蒸煮液所耗用的蒸汽量，kg／锅；

　C′——水的平均比热容4．187，kJ／(kg·℃)；

　t——蒸煮开始温度，℃；

　t——蒸煮最高温度，℃；

　t——周围环境温度，℃。

式中：Di——间接加热蒸煮液所耗用的蒸汽量，kg／锅

其他符号意义同上。

说明：(1)Q热量在企业生产中一般是加以利用的，但在蒸煮锅能量平衡系统中仍视为热损失。

(2)计算公式中的是特定通汽方式下的蒸汽平均温度，使用时应注意。

(3)C是蒸汽凝结温度下的平均比热容，取4．187kJ／(kg·℃)。

(11)大放汽热损失Q

计算公式：

式中：Q′——大放汽放出的总热量，kJ／锅；

　Q——大放汽回收的热量，kJ／锅。

其中：

式中：W——大放汽的总蒸汽量，kg／锅；

　i——大放汽蒸汽在平均温度压力下的热焓，kJ／kg；

　i——环境温度、常压下水的热焓，kJ／kg。

(12)蒸煮锅其他热损失Q

其他热损失包括蒸汽的泄漏损失，容器的开口散热损失，放锅热水的热交换损失，蒸煮液移出热损失等等，可视具体情况进行计算，估算，亦可用反算法求算。

计算公式(反算法)：

(13)蒸煮锅总热损失Q

计算公式：

式中各符号意义同前。