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 ▼蒸気発生器の設計について教えてください  月光 09/11/2(月) 9:49
   ┣Re:蒸気発生器の設計について教えてください  midship 09/11/3(火) 13:04
   ┃  ┗Re:蒸気発生器の設計について教えてください  月光 09/11/4(水) 0:10
   ┗Re:蒸気発生器の設計について教えてください  zakky 09/11/4(水) 17:17
      ┗Re:蒸気発生器の設計について教えてください  月光 09/11/5(木) 19:15
         ┗Re:蒸気発生器の設計について教えてください  月光 09/11/5(木) 22:20

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 ■題名 : 蒸気発生器の設計について教えてください
 ■名前 : 月光
 ■日付 : 09/11/2(月) 9:49
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   飽和蒸気を利用した加熱(凝縮伝熱)は、多くの場所で利用されていますが、
その設計についてはなかなか難しくて調べてみてもよくわかりませんでした。

飽和蒸気の間接加熱(凝縮伝熱)を利用した貯湯槽の場合は、
入りの熱量と出の熱量は単純に等しいとして計算しているようです。
ところが、間接式蒸気発生器は、入りと出の熱量は違います。

入り338,800kcal/h、蒸気流量710kg/h
出 284,700kcal/h、蒸気流量535kg/h

1次蒸気8.0kgf/cm2    2次蒸気0.5kgf/cm2
最高使用圧力10kgf/cm2   使用圧力0.5kgf/cm2
伝熱面積5.06m2        容積1.38m3
一次蒸気配管は65Aです。
(古い図面を引っ張り出してきて調べたものなので、正確性に不安があります)

入りの熱量と出の熱量が違う理由、
1次蒸気と2次蒸気の流量が違う理由が分かりません。
総括伝熱係数などの数値は記載されていませんでした。
また、製作した会社は今はないので設計値を聞くことはできませんでした。
調べた限りでは、凝縮伝熱の場合は、6000から15000(w/m2/k)
140から160(kcal/m2/hr・℃)でしたが、
実験などで経験的に導き出す数字でもあるようです。

しかし、設計上では必要な熱量に対して安全率とか余裕率のような形で出されているのではないでしょうか?

現在、蒸気発生器の負荷は一日の平均で250kg/h程度だと思います。
(部屋の加湿に使います)
1次圧力は7kgf/cm2ですが、これでは制御できなくて
2kgf/cm2以下にして使っています。それで十分です。

問題は、それなら蒸気発生器を2kの低圧ヘッダに移して、
8kの高圧ヘッダを空けてほしいとの要求があり、
それが可能かどうかの調査をしろ、ということです。

通常は2k以下で使っていると言っても、オフィシャルな根拠でないので
大金を使ってヘッダの入れ替えはできない、
ヘッダを入れ替えても大丈夫だという納得のいく根拠を示せということです。
経験的には絶対大丈夫だと思いますが、
説明するときの根拠が設計の数字としては示すことができません。
何故1次側蒸気が710kg/h、熱量338,800kcal/hになるのか
教えてください。


ちなみに貯湯槽の場合は、入りの熱量≒出の熱量となっています。

2次側
温水6900リットル/h      入口温度5℃、出口温度60℃
設計圧力5.5kgf/cm2    最高使用温度161℃
最低使用温度0℃          交換熱量379,500kcal/h
伝熱面積6.0m2

1次側
蒸気734リットル(kg?)/h 3.0kgf/cm2
入口温度133℃、出口温度133℃
常用圧力2.0kgf/cm2    設計圧力5.5kgf/cm2
最高使用温度161℃        最低使用温度0℃          

※6,900×(60−5)=379,500kcal/h
※734×2163.4(kJ/kg)=1587935.6kJ/h
 1587935.6kj/h≒378982.2kcal/h

 ───────────────────────────────────────  ■題名 : Re:蒸気発生器の設計について教えてください  ■名前 : midship  ■日付 : 09/11/3(火) 13:04  -------------------------------------------------------------------------
   なんとなくですみませんが、参考メーカー機器の能力表です

設計
需要が、535kg/h(0.05Mpa)
供給蒸気が、0.8 Mpa
だと、KCSG30 位の選定かな?

現状は、
需要が、250kg/h(0.05Mpa)
供給蒸気が、0.2 Mpa

だと、?KCSG30でどれくらい???

http://www.kameyamag.co.jp/cleansteam/capacity.htm
http://www.kameyamag.co.jp/cleansteam/clean%20steam.htm

 ───────────────────────────────────────  ■題名 : Re:蒸気発生器の設計について教えてください  ■名前 : 月光  ■日付 : 09/11/4(水) 0:10  -------------------------------------------------------------------------
   どうもありがとうございました。

紹介していただいたところの性能表を見る限り、
         0.8MPaで720kg/h
         0.6MPaで720kg/h
         0.4MPaで570kg/hなので

         0.2MPaで250〜350kg/h程度とも考えられますね。

ただし、やはり実験や調査を繰り返して出すデーターの性格のようでもあります。
0.8MPaのときは〇〇
0.6MPaのときは××
0.2MPaのときは△△
というような明確な計算式はないようです。

また、なにかあったら教えてください。
どうもありがとうございました。

 ───────────────────────────────────────  ■題名 : Re:蒸気発生器の設計について教えてください  ■名前 : zakky  ■日付 : 09/11/4(水) 17:17  -------------------------------------------------------------------------
   2次蒸気用の純水加熱に必要な熱量分が、1次側・2次側の差として出てるんじゃないでしょうか。

0.05MPaGの蒸気温度:約110℃
純水入口温度:5℃(貯湯槽入口温度と同じとして)

(110−5)[℃]×535[kg/h]×1[kcal/kg・℃]≒56,000[kcal/h]
338,800[kcal/h]−284,700[kcal/h]≒54,000[kcal/h]

と大体等しくなります。
流量が違うのは、蒸気圧力差に伴う蒸発潜熱の差と、上記昇温分の熱量が余分にかかるためでしょう。

 ───────────────────────────────────────  ■題名 : Re:蒸気発生器の設計について教えてください  ■名前 : 月光  ■日付 : 09/11/5(木) 19:15  -------------------------------------------------------------------------
   zakky さん、ありがとうございます。

やっとわかりました。

0.05MPaはゲージ圧だから、
0.15MPaで飽和蒸気表を読まなければならないということですね。

これで現実を裏付ける根拠を得ることができました。

現実には150kg/hから250kg/h程度の蒸気量しか使っていない
のだから、将来、負荷が増加したら必要な圧力をかけていくのがベストであり、
最大能力の0.8MPaを無理にかける必要はないと提案できます。

どうもありがとうございました。

 ───────────────────────────────────────  ■題名 : Re:蒸気発生器の設計について教えてください  ■名前 : 月光  ■日付 : 09/11/5(木) 22:20  -------------------------------------------------------------------------
   今、あらためて計算したら

顕熱分
(110℃−5℃)×535kg/h=56,175kcal/h・・・@

潜熱分
110℃のエンタルピーは2,226kJ/kgなので
2,226×535÷4.19=284,000kcal/h・・・A

全熱分
@+A=56,000+284,000=340,000kcal/h
   ≒338,800kcal/h 

となり、ぴったり一致です。

次に
340,000kcal/h×4.19=1,424,600kJ/h
1424,600kJ/h÷2,014kJ/kg(1MPaのエンタルピー)
=707.3kg/h≒710kg/h


更に、1次蒸気圧力を0.2MPaにすると65Aの配管の蒸気量は

0.28×20m/s×1.637kg/m3×6.8×6.8=424kg/h

0.2MPaの蒸気の潜熱は、2,201.56kJ/kg
2,201.56kJ/kg×424kg/h=933,461kJ/h
                     =222,783kcal/h・・・A

仮に2次側発生蒸気量を330kg/hとすれば
顕熱分
(110℃−5℃)×330kg/h=37,950kcal/h・・・@

潜熱分
110℃のエンタルピーは2,226kJ/kgなので
2,226×330÷4.19=175,320kcal/h・・・A

全熱分
@+A=37,950+175,320≒213,300kcal/h・・・B

A>B なので発生蒸気量330kg/hなら0.2MPaでも可能だと。


みなさん、どうもありがとうございました。

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