La cantidad de vapor necesaria para calentar agua depende de muchos factores, incluida la presión del vapor, la temperatura, la temperatura objetivo del agua caliente, la eficiencia de transferencia de calor y la pérdida de calor del sistema. El siguiente es un método de cálculo simplificado, asumiendo que la liberación de vapor es principalmente calor latente y no hay pérdidas de calor significativas:
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Fórmula básica:
Q=magua caliente⋅c⋅ΔT+magua caliente⋅L(si se necesita vaporizar agua caliente)Q = m_{\text{agua caliente}} \cdot c \cdot \Delta T + m_{\text{agua caliente}} \cdot L \quad (\text{si se necesita vaporizar agua caliente})
en:
- QQ :Requerimiento calórico total (kilojulios, kJ)
- mAgua calientem_{\text{Agua caliente}} : Masa de agua caliente (kg), 1 metro cúbico de agua caliente ≈ 1000 kg (asumiendo que la densidad es de aproximadamente 1 g/cm³)
- cc :La capacidad calorífica específica del agua es de aproximadamente 4,18 kJ/(kg·℃)
- ΔT \Delta T : Valor de aumento de la temperatura del agua caliente (℃)
- LL : Calor latente de vaporización del agua (kJ/kg, insignificante si no hay vaporización involucrada)
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Calor proporcionado por vapor： El calor liberado por el vapor proviene principalmente de suCalor latente de condensación(calor latente de vaporización) y posibleCalor sensible. Por ejemplo:
- El calor latente de vaporización del vapor saturado (0,1 MPa, 100 °C) es de aproximadamente 2257 kJ/kg.
- Después de que el vapor se condensa, si la temperatura continúa bajando, se liberará calor sensible (calculado de acuerdo con la capacidad calorífica específica del agua líquida).
Cálculo del volumen de vapor:
msteam = Q calor latente del vapor + calor sensible (si lo hay)m_{\text{vapor}} = \frac{Q}{\text{calor latente del vapor} + \text{calor sensible (si lo hay)}}
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Ejemplo simplificado:Supuestos:
- Es necesario calentar 1 metro cúbico (1000 kg) de agua de 20°C a 80°C (sin vaporizar).
- El vapor es vapor saturado de 0,1 MPa y solo se considera el calor latente (2257 kJ/kg).
- La eficiencia de intercambio de calor es 100% (en la práctica, debe considerarse la pérdida de eficiencia).
Requerimientos calóricos:
Q=1000⋅4,18⋅(80−20)=250.800 kJQ = 1000 \cdot 4,18 \cdot (80 - 20) = 250.800 \, \text{kJ}
Volumen de vapor requerido:
m vapor = 250,8002257≈111 kg m_{\text{vapor}} = \frac{250,800}{2257} \aprox 111 \, \text{kg}
Por lo tanto, aproximadamente 111 kg de vapor.
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Consideraciones prácticas:
- Eficiencia de transferencia de calor:En el sistema real, la eficiencia del intercambiador de calor puede ser de 80% a 95% y se requiere un volumen de vapor adicional.
- Estado de Steam:El calor latente y el calor sensible del vapor a alta presión o sobrecalentado son diferentes, y es necesario consultar una tabla (como una tabla de vapor) en función de parámetros específicos.
- Pérdida de calor:La disipación de calor de las tuberías y los equipos aumentará la demanda de vapor.
- Recuperación de condensado:Si se recupera el calor del agua condensada, se puede reducir el consumo de vapor.
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