一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法，冷卻水流量是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了一種冷卻循環(huán)水系統(tǒng)泵站供水方法。本發(fā)明專利技術(shù)提供的冷卻水流量計(jì)算方法基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理獲得，其通過(guò)使反應(yīng)釜夾套冷卻水出口溫度為某恒定的合理數(shù)值來(lái)保證冷卻水在反應(yīng)釜夾套內(nèi)進(jìn)行充分的換熱，從而減少冷卻水的需求量，達(dá)到節(jié)能節(jié)水的目的。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)冷卻水需求量計(jì)算領(lǐng)域，特別是一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法。
技術(shù)介紹
工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)是工藝生產(chǎn)的生命線，遍布石化、鋼鐵、冶金、電力、制藥、化肥等行業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中處理工藝裝置熱負(fù)荷不可或缺的重要公用工程裝置，在工業(yè)生產(chǎn)用水中占有相當(dāng)大的比重。工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能源消耗占企業(yè)總能耗的比例高達(dá)近40％。在以往的循環(huán)水系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中，由于技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)的局限性，一些企業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)都是在對(duì)工藝需水量的最大值進(jìn)行估算的基礎(chǔ)上，選擇一定的安全系數(shù)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，再選擇各組件的時(shí)候又會(huì)選擇一定的安全系數(shù)，這就常常使循環(huán)水系統(tǒng)存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象；而有些企業(yè)不斷地從循環(huán)水供水管路外接水管，提供清潔等方面的用水，或工藝生產(chǎn)線擴(kuò)建等，導(dǎo)致了循環(huán)水供不應(yīng)求，管路壓力下降，不能滿足工藝的冷卻需求。這些都導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行效率不高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。如何科學(xué)合理的確定循環(huán)水系統(tǒng)真正的需水量，進(jìn)而按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)，是擺在設(shè)計(jì)人員面前的一道難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
技術(shù)問(wèn)題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專利技術(shù)提供了一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法。技術(shù)方案：本專利技術(shù)提供的一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法，冷卻水流量是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系：式中：Q(t)為冷卻水流量，即單位時(shí)間的冷卻水量；Vρ、ρc、cρ—反應(yīng)釜內(nèi)物料平均密度下的容積、平均密度、平均比熱；A、U—反應(yīng)釜間壁的傳熱面積和總傳熱系數(shù)；t—時(shí)間；θ1—釜內(nèi)物料的初始溫度；θci—冷卻水的入口溫度；θco—冷卻水的出口溫度。作為改進(jìn)，所述冷卻水的出口溫度符合：θci＜θco＜θ1。本專利技術(shù)還提供了一種冷卻循環(huán)水系統(tǒng)泵站供水方法，采用變壓變流供水方式提供冷卻水，包括以下步驟：(1)確定反應(yīng)釜冷卻水出口溫度恒定位的合理值；(2)根據(jù)反應(yīng)釜冷卻水出口溫度恒定位的合理值確定冷卻水流量，冷卻水流量采用以下公式計(jì)算得到：式中：Q(t)為冷卻水流量，即單位時(shí)間的冷卻水量；Vρ、ρc、cρ—反應(yīng)釜內(nèi)物料平均密度下的容積、平均密度、平均比熱；A、U—反應(yīng)釜間壁的傳熱面積和總傳熱系數(shù)；t—時(shí)間；θ1—釜內(nèi)物料的初始溫度；θci—冷卻水的入口溫度；θco—冷卻水的出口溫度。本專利技術(shù)還提供了一種變壓變流冷卻的夾套式反應(yīng)釜，包括反應(yīng)釜本體和冷卻裝置；反應(yīng)釜本體頂部設(shè)有進(jìn)料口、底部設(shè)有出料口，反應(yīng)釜本體的外壁設(shè)有夾套，夾套側(cè)壁設(shè)有冷劑入口和冷劑出口，冷劑出口上設(shè)有溫度傳感器；所述冷卻裝置包括循環(huán)水管路、溫度控制器、冷水泵、帶加熱裝置的熱水泵，所述冷水泵和帶加熱裝置的熱水泵并聯(lián)設(shè)置于循環(huán)水管路上，所述溫度控制器接收來(lái)自于溫度傳感器的檢測(cè)信號(hào)，并發(fā)送控制信號(hào)至冷水泵和熱水泵。有益效果：本專利技術(shù)提供的冷卻水流量計(jì)算方法基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理獲得，其通過(guò)使反應(yīng)釜夾套冷卻水出口溫度為某恒定的合理數(shù)值來(lái)保證冷卻水在反應(yīng)釜夾套內(nèi)進(jìn)行充分的換熱，從而減少冷卻水的需求量，達(dá)到節(jié)能節(jié)水的目的。本專利技術(shù)提出的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)泵站供水方法，采用變壓變流的供水方式，這是與當(dāng)前冷卻水供水泵站恒壓供水或者閥門無(wú)規(guī)律調(diào)節(jié)流量供水方式最大的區(qū)別，可為循環(huán)水供水泵站選型及運(yùn)行控制提供科學(xué)依據(jù)，有助于解決當(dāng)前循環(huán)水系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)余量過(guò)大導(dǎo)致的能源浪費(fèi)問(wèn)題。附圖說(shuō)明附圖1為夾套式反應(yīng)釜冷卻裝置的示意圖。附圖2為具體實(shí)施方式所選取的某化學(xué)物品M199合成時(shí)反應(yīng)釜的溫度控制要求曲線。附圖3為冷卻水控制夾套式反應(yīng)釜冷卻裝置的溫度的效果曲線。具體實(shí)施方式下面對(duì)本專利技術(shù)冷卻水流量計(jì)算方法作出進(jìn)一步說(shuō)明。變壓變流冷卻的夾套式反應(yīng)釜，見圖1，包括反應(yīng)釜本體1和冷卻裝置2；反應(yīng)釜本體1頂部設(shè)有進(jìn)料口11、底部設(shè)有出料口12，反應(yīng)釜本體1的外壁設(shè)有夾套13，夾套13側(cè)壁設(shè)有冷劑入口14和冷劑出口15，冷劑出口15上設(shè)有溫度傳感器16；冷卻裝置2包括循環(huán)水管路21、溫度控制器22、冷水泵23、帶加熱裝置25的熱水泵24，冷水泵23和帶加熱裝置25的熱水泵24并聯(lián)設(shè)置于循環(huán)水管路21上，溫度控制器22接收來(lái)自于溫度傳感器16的檢測(cè)信號(hào)，并發(fā)送控制信號(hào)至冷水泵23和熱水泵24。某物質(zhì)M199合成過(guò)程的溫度控制要求曲線，如圖2所示，t4～t5的時(shí)間間隔是M199的比熱容是3.69kJ·kg-1·℃-1，此時(shí)由式(3-10)可得對(duì)于此冷卻過(guò)程，又對(duì)于此過(guò)程θco的取值范圍：20℃＜θco＜55℃所以取θco＝55℃所以冷卻水的流量與時(shí)間的關(guān)系:利用該方法提供冷卻水控制夾套式反應(yīng)釜冷卻裝置的溫度，效果見圖3。可以看出，隨著時(shí)間變化，冷卻溫度的要求是呈線性變化，隨著溫度的升高，冷卻水與物料之間溫度差增大，冷卻效率會(huì)相對(duì)提高，因此冷卻水量隨之呈斜率下降的曲線形變化，冷卻溫度下降時(shí)呈相反的變化。這樣需水量可以實(shí)現(xiàn)按需供水，達(dá)到節(jié)水節(jié)能的目的。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法，其特征在于：冷卻水流量是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系：式中：Q(t)為冷卻水流量，即單位時(shí)間的冷卻水量；Vρ、ρc、cρ—反應(yīng)釜內(nèi)物料平均密度下的容積、平均密度、平均比熱；A、U—反應(yīng)釜間壁的傳熱面積和總傳熱系數(shù)；t—時(shí)間；θ1—釜內(nèi)物料的初始溫度；θci—冷卻水的入口溫度；θco—冷卻水的出口溫度。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法，其特征在于：冷卻水流量是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)關(guān)系：式中：Q(t)為冷卻水流量，即單位時(shí)間的冷卻水量；Vρ、ρc、cρ—反應(yīng)釜內(nèi)物料平均密度下的容積、平均密度、平均比熱；A、U—反應(yīng)釜間壁的傳熱面積和總傳熱系數(shù)；t—時(shí)間；θ1—釜內(nèi)物料的初始溫度；θci—冷卻水的入口溫度；θco—冷卻水的出口溫度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于反應(yīng)釜?jiǎng)討B(tài)傳熱機(jī)理的冷卻水流量計(jì)算方法，其特征在于：所述冷卻水的出口溫度符合：θci＜θco＜θ1。3.一種冷卻循環(huán)水系統(tǒng)泵站供水方法，其特征在于：采用變壓變流供水方式提供冷卻水，包括以下步驟：(1)確定反應(yīng)釜冷卻水出口溫度恒定位的合理值；(2)根據(jù)反應(yīng)釜冷卻水出口溫度恒定位的合理值確定冷卻水流量，冷卻水流量采用以下公式計(jì)算得到：Q(t)=[Vρcρ(θ1-θco)cρc(θci-θco)]e-AUVρcρt...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬正軍，林婷婷，張新鵬，王慧聰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京騰圖節(jié)能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32