蒸球能量平衡及计算方法

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《制浆造纸手册：第十二分册供水与供汽》第241页（3428字）

1．能量平衡方框图

能量平衡方框图说明：体系从进入蒸球蒸汽流量表开始至蒸球浆料喷放为止。

图中符号意义：

Q₁——加热绝干原料用的热量，kJ／球；

Q₂——加热原料中水分用的热量，kJ／球；

Q₃——加热药液用的热量，kJ／球；

Q₄——供给蒸煮用的热量，kJ／球；

Q₅——药液带入的热量，kJ／球；

Q₈——加热球体(钢板)，耗热量，kJ／球；

Q₇——加热保温层耗热量，kJ／球；

Q₈——蒸球散热损失热量，kJ／球；

Q₉——小放汽损失热量，kJ／球；

Q₁₀——管道损失热量，kJ／球；

Q₁₁——其他热损失，kJ／球。

2．能量平衡及设备热效率计算

(1)蒸煮有效总热量Q_YX计算：

其中：

Q₁——加热绝干原料用的热量，kJ／球；

式中：G₁——原料绝干重，kg／球；

C₁——纤维比热容，取1．42kJ／(kg·℃)；

t₁——装球前原料温度，(取室温)；

t₂——蒸煮的最高温度。

Q₂——加热原料中水分的用热量，kJ／球；

Q₂=G₂C₂(t₂—t₁)(kcal／球)

式中：G₂——原料水分，kg／球；

C₂——水的比热容，kg／(kg·℃)；

t₁——水的初温，℃；

t₂——水的最高温度，℃。

Q₃——加热药液用的热量

Q₃=G₃C₃(t₂—t₁)(kg／球)

式中：G₃——药液重量，kg／球；

C₃——药液比热容，kJ／(kg·℃)；

t₁——药液最初温度，℃；

t₂——药液最高温度，℃。

(2)蒸煮有效单位耗热量Q^＇_YX

式中：——风干原料重，kg／球；

P——粗浆收获率，%。

(3)供给蒸煮实际总耗热量Q_GG：

Q_GG=Q₄+Q₅(kJ／球)

①供给蒸煮用热量Q₄：

式中：D——蒸煮总耗汽量(实测)，kg／球；

i″——蒸汽焓值，kJ／kg；

i₁——环境温度下凝结水的焓值，kJ／kg。

②药液带入的热量Q₅：

Q₅=G₅C₅(t₂—t₁)(kJ／球)

式中：G₅——药液重量，kg／球；

C₅——药液比热容，kJ／(kg·℃)；

t₁——药液初温，℃；

t₂——药液最高温度，℃。

(4)供给蒸煮实际单位耗热量Q^＇_GG

(5)蒸球热效率η(%)计算

(6)蒸煮过程中热损失Q_ss

Q_ss=Q₆+Q₇+Q₈+Q₉+Q₁₀+Q₁₁(kJ／球)

①加热球体耗热量Q₆

Q₆=G₆C₆(t₂—t₁)(kg／球)

式中：G₆-—蒸球重量，kg；

C₆——钢板比热容，0．481kJ／(kg·℃)；

t₁——放球与装球之间球体温度，℃；

t₂——球体最高温度，℃。

②加热保温层耗热量Q₇

Q₇=G₇C₇(t₂—t₁)(kJ／球)

式中：G₇——保温层重量，kg／球；

C₇——保温层材料比热容，kJ／(kg·℃)；

t₁——保温层开始时平均温度，℃；

t₂——保温层加热后的平均温度，℃。

③蒸球散热损失热量Q₈

Q₈=FK(t₂—t₁)z(kJ／球)

式中：F——保温层外表面积，m²；

K⁽¹⁾——蒸球锅壁的传热系数，kJ／(m²·h·℃)；

t₁——蒸球周围环境温度，℃；

t₂——蒸煮的最高温度，℃；

Z——蒸煮时间，h。

式中：δ₁——蒸球锅壁厚度，m；

δ₂——保温层厚度，m；

λ₁——钢板导热系数，取209．3kJ／(m·h·℃)；

λ₂——保温层导热系数，取0．628kJ／(m·h·℃)；

α₁——球内蒸煮物对球壁的换热系数，取20934kJ／(m²·h℃)。

α₂——球外层(保温层)对空气换热系数取41·68kJ／(m²·h·℃)。

④小放汽损失热量Q₉：

式中：G₉——小放汽排汽量，kg／球；

i₁″——排汽焓值，kJ／kg；

i₁——相当于周围环境温度焓值，kJ／kg。

⑤管道损失热量Q₁₀：

注：暂以理论总耗热量10%计算。

⑥其他热损失量Q₁₁