工業(yè)鍋爐和換熱器的選型與復(fù)烤行業(yè)節(jié)能減排分析

毛光平

摘 要：煙葉復(fù)烤行業(yè)生產(chǎn)過程中主要使用間壁式換熱器而非混合式換熱器，只需要消耗蒸汽中的熱量，而不直接消耗蒸汽質(zhì)量本身。在投資允許的前提下，應(yīng)該首選工作壓力為2.5 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器，而不應(yīng)該再選工作壓力為1.25 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器。因為定壓是2.5 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比為定壓是1.25 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比的1.93倍。節(jié)約能源、減少排放、愛護地球、保護環(huán)境是我們義不容辭的責(zé)任。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐 ?換熱器 ?壓力 ?熱量 ?節(jié)能減排

中圖分類號：TK01 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ?文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0053-03

1 工業(yè)鍋爐和換熱器的類型

1.1 工業(yè)鍋的類型

工業(yè)鍋爐的類型、型號很多，有SHL10 -1.25-AⅢ型雙鍋筒橫置式鏈條爐排蒸汽鍋爐、SZL6-1.25-AⅡ雙鍋筒縱置式鏈條爐排蒸汽鍋爐、SHL10-2.5/400-AⅡ型雙鍋筒橫置式鏈條爐排蒸汽鍋爐等等。

1.2 換熱器的類型

換熱器是將熱流體的熱量傳給冷流體的設(shè)備，按其工作原理可分為間壁式、混合式和回?zé)崾饺N。間壁式換熱器的冷熱流體被一金屬間壁隔開，熱流體的熱量通過間壁傳給冷流體，例如葉片復(fù)烤機的散熱器、潤葉機的散熱器等均屬于這一類換熱器。由于這類換熱器的冷熱流體互不摻混，便于流體循環(huán)使用，因而得到非常廣泛的應(yīng)用?；旌鲜綋Q熱器是冷熱流體直接接觸和混合而進行換熱的，不要換熱面，結(jié)構(gòu)簡單，例如利用空氣來冷卻水的噴水池、冷卻塔等就屬這一類?；?zé)崾綋Q熱器是使冷熱流體交替地與同一換熱面接觸，從而使換熱面交替地從熱流體吸熱和向冷流體放熱而將熱流體的熱量傳給冷流體，這類換熱器主要用于利用高溫?zé)煔饧訜峥諝獾膱龊稀?/p>

由于間壁式換熱器的應(yīng)用廣泛，所以這里只介紹間壁式換熱器計算的基本方法。

2 間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)和計算的基本方法

2.1 間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)

間壁式換熱器的結(jié)構(gòu)可以有多種多樣，常用的有列管式（管殼式）、肋片式等。以列管式為例，換熱面是由多排列管組成的，一種流體在管內(nèi)流動，另一種流體在管外流動。根據(jù)冷熱流體相對流動方向的不同，間壁式換熱器又分為順流式、逆流式、叉流式和混合式幾種。順流式冷熱流體是在間壁兩側(cè)平行地沿同一方向流動的，逆流式冷熱流體是平行而互相向相反方向流動的，叉流式冷熱流體流動方向是相互交叉的，混合式則是幾種流動方式的組合。

2.2 間壁式換熱器計算的基本方法

換熱器的基本計算方程式為：

Q=KF△tm [W] ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中Q為傳熱量，K為傳熱過程的單位面積熱阻的倒數(shù)，F(xiàn)為換熱器的換熱面積，△tm為對數(shù)平均溫度差。如果略去換熱器的換熱損失，則按能量守恒定律有以下關(guān)系存在：

Q=G1Cp.1（t1′- t1″）=G2Cp.2（t2′- t2″） [W] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中G（kg/s）和 Cp[J/（kg.K）]分別為流體的質(zhì)量流量和定壓比熱，t1′、t1″分別表示熱流體的進出口溫度，t2′、t2″分別表示冷流體的進出口溫度。

下面討論定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的蒸汽通過同一換熱器所放出的熱量的差別及比較。

3 定壓為1.25 MPa的蒸汽與2.5 MPa的蒸汽的放熱量比較

從SHL10-1.25-AⅢ型雙鍋筒橫置式鏈條爐排蒸汽鍋爐和SHL10-2.5/400-AⅡ型雙鍋筒橫置式鏈條爐排蒸汽鍋爐說明書查得：

定壓為1.25 MPa的過熱蒸汽溫度為194 ℃

定壓為2.5 MPa的過熱蒸汽溫度為400 ℃

從何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》[1]

181頁附表3查得水蒸汽平均定壓摩爾比熱MCpm有如下數(shù)據(jù)：

當(dāng)水蒸氣溫度為194 ℃時的平均定壓摩爾比熱MCpm∫0194℃×（1/4186.8）=8.143 ? [J/kmol.k]

當(dāng)水蒸氣溫度為400 ℃時的平均定壓摩爾比熱MCpm∫0400℃×（1/4186.8）=8.381 ? [J/kmol.k]

根據(jù)何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》第7頁式（1-10）

C=MC/M ? ? ?[J/（kg.K）]

得1.25MPa的過熱蒸汽定壓質(zhì)量比熱為：

Cpm∫0194℃=[MCpm∫0194℃]/M=[8.143×4186.8]/18.016=1892.38 [J/（kg.K）]

2.5 MPa的過熱蒸汽定壓質(zhì)量比熱為

Cpm∫0400℃=[MCpm∫0400℃]/M=[8.381×4186.8]/18.016=1947.69 [J/（kg.K）]

下面就蒸汽壓力為1.25 MPa和2.5 MPa通過同一換熱器作一比較。

（1）設(shè)過熱蒸汽定壓為1.25 MPa，換熱器蒸汽進口溫度為t1′=194 ℃，出口溫度為t1″=100 ℃，進入換熱器的蒸汽流量為G1=1 kg/s，根據(jù)式（1-2），得換熱器在1秒內(nèi)的傳熱量為：

Q1=G1Cp.1（t1′-t1″）=1×1892.38×（194-100）=177883（J）endprint

（2）設(shè)過熱蒸汽定壓為2.5 MPa，換熱器蒸汽進口溫度為t2′=400 ℃，出口溫度為t2″=100 ℃，進入換熱器的蒸汽流量為G2=1 kg/s，根據(jù)式（1-2），得換熱器在1秒內(nèi)的傳熱量為：

Q2=G2Cp.2（t2′-t2″）=1×1947.69×（400-100）=584307（J）

η1=（Q2-Q1）/Q1=[584307（J）-177883（J）]/177883（J）=228.48%

i1=Q2/Q1=584307/177883=3.28

從以上傳熱量計算可以看出，在1秒內(nèi)1 kg1.25 MPa和1 kg2.5 MPa的蒸汽所放出的熱量是不相等的，2.5 MPa的過熱蒸汽放出的熱量相對于1.25 MPa的過熱蒸汽放出的熱量多出的百分比為η1=228.48%。

1 kg2.5 MPa的蒸汽放出的熱量是1 kg 1.25 MPa的蒸汽放出的熱量的倍數(shù)為i1=3.28倍。

（3）對同一個換熱器，需放出一固定熱量Q1=Q2=1000000（J/s）時，定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的蒸汽流量分別為：

G1=Q1/[ Cpm（t1′-t1″）]=1000000/[1892.38×（194-100）] =5.62 kg/s

G2=Q2/[ Cpm（t2′-t2″）]=1000000/[1947.69×（400-100）]=1.71 kg/s

η2=（G1-G2）/G2=（5.62-1.71）/1.71=228.48%

i2=G1/G2=5.62/1.71=3.28

從以上計算可以看出，i1=i2=3.28，η1=η2=228.48%，即，對同一散熱器，多放出熱量就相當(dāng)于多節(jié)約蒸汽，節(jié)約了蒸汽就相當(dāng)于節(jié)約了煤、電、水，從而達到節(jié)能減排的目的。

計算分析到此，我們又提出疑問：盡管2.5 MPa的蒸汽（溫度從400 ℃降至100 ℃）放出的熱量比1.25 MPa的蒸汽（溫度從194 ℃降至100 ℃）放出的熱量多228.48%，但是，將1 kg不飽和水從100 ℃加熱到400 ℃所吸收的熱量比1 kg不飽和水從100 ℃加熱到194 ℃所吸收的熱量多多少，就是下面要討論的問題。

4 定壓下水蒸氣的發(fā)生過程

（1）工程技術(shù)上用的水蒸氣都是定壓下在蒸汽鍋爐內(nèi)發(fā)生的，所以我們要研究水蒸氣的發(fā)生過程。

如圖1所示，假定在一帶有活塞的氣缸中裝有1 kg水，并在活塞上施加一不變的力F，則此力與活塞的重力將共同對水產(chǎn)生一不變的壓力P。在這種情況下，對氣缸中的水加熱使之汽化的過程為一定壓下水蒸氣發(fā)生過程。

設(shè)水的起始狀態(tài)為A。當(dāng)從狀態(tài)A開始對水加熱時，水的比容將逐漸略有增大，溫度將逐漸上升，熵將逐漸增加。

當(dāng)加熱到狀態(tài)B時，水即開始汽化為與它溫度相同的蒸汽。開始汽化而未汽化的水，即狀態(tài)為B的水稱為“飽和水”，通常以上角標(biāo)“′”表示飽和水的狀態(tài)參數(shù)。由飽和水汽化而成的蒸汽稱為“飽和蒸汽”，汽化時的壓力Ps和溫度Ts（即飽和水和飽和蒸汽的壓力和溫度）稱為“飽和壓力”和“飽和溫度”。水被加熱至飽和水所需的熱量為Ts圖上AB曲線下的面積。因為是定壓過程，故得此熱量為：

q=h′-hA ?[J/kg] ? ? ? ? ? ?（3）

將飽和水繼續(xù)加熱，飽和水即保持溫度為飽和溫度Ts不變而不斷汽化為溫度與它相同的飽和蒸汽，直至1kg飽和水完全汽化為飽和蒸汽而達到狀態(tài)D為止。狀態(tài)D的飽和蒸汽中不含水分，故稱干飽和蒸汽。通常以上角標(biāo)“″”表示干飽和蒸汽的狀態(tài)參數(shù)。1kg飽和水完全汽化為干飽和蒸汽所需的熱量為“汽化熱”，它是Ts圖上直線BD下的面積。由于是定壓過程，也是定溫過程，故得此汽化熱為：

r=h″-h′ ? ? ? [J/kg]或 r=Ts（S″-S′） [J/kg] ? ? ? ? ? ? ?（4）

在汽化過程BD中的任一狀態(tài)例如狀態(tài)C為飽和水和干飽和蒸汽的混合物，稱為濕飽和蒸汽。在汽化過程中，濕飽和蒸汽中的飽和水和干飽和蒸汽的狀態(tài)各自保持不變而分別與狀態(tài)B和狀態(tài)D相同，僅濕飽和蒸汽中含有的干飽和蒸汽的百分?jǐn)?shù)x由B點為零不斷變化到D點為1罷了（x稱為濕飽和蒸汽的“干度”）。應(yīng)當(dāng)指出，一般所謂的濕飽和蒸汽，是指飽和蒸汽中懸浮有飽和水的蒸汽。

當(dāng)保持蒸汽壓力不變，并且不從此容積中引出或引入蒸汽時，則蒸汽與水將處于“動平衡”狀態(tài)，即單位時間內(nèi)由水分子跳出液面而成為蒸汽分子和由蒸汽分子落入液面而成為水分子的數(shù)目相等。在一定溫度下，飽和蒸汽的密度是不能改變的，因為如果增大其密度，則蒸汽將凝結(jié)，如果減小其密度，則水將汽化（在有水存在的條件下），最終仍保持其密度不變。這就是說一定空間只能容納一定量的蒸汽分子，空間被蒸汽分子所飽和，飽和蒸汽就是由之而得名。

將干飽和蒸汽繼續(xù)加熱，干飽和蒸汽的溫度即上升，比熱亦加大，而成為“過熱蒸汽”。圖中D點以后的任一點的蒸汽（例如E點）均為過熱蒸汽。過熱蒸汽是不飽和的。在一定壓力下，過熱蒸汽的溫度高出汽化時的溫度（即飽和溫度TS）的度數(shù)稱為過熱蒸汽的“過熱度”。使干飽和蒸汽成為過熱蒸汽所需的熱量為：

q=h-h″ [J/kg] ? ? ? ? ? ? （5）

在TS圖上，它是D點到所指過熱狀態(tài)（例如E點）的曲線下的面積。

將式（3）、式（4）和式（5）相加，即得到將不飽和水加熱到過熱蒸汽（定壓下）所需的總熱量為：endprint

Q′=q+r+q=（h′-hA）+（h″-h′）+ （h-h″）=h+hA

即Q′=h+ hA [J/kg] ? ? ? ? （6）

（2）在兩種壓力下，將水加熱至194 ℃和400 ℃所吸收的熱量比較。

設(shè)鍋爐給水溫度為100 ℃（實際為105 ℃），查何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》附表6得如下數(shù)據(jù)：

水在1.25 MPa、100 ℃的條件下焓的數(shù)值為：hA1=419.875 kJ/kg，

水在2.5 MPa、100 ℃的條件下焓的數(shù)值為：hA2=420.5 kJ/kg，

再查何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》195頁附圖3“水蒸氣的h-s圖”得：水蒸氣在1.25 MPa、194 ℃的條件下焓的數(shù)值為：h1=2800 kJ/kg，水蒸氣在2.5 MPa、400 ℃的條件下焓的數(shù)值為：h2=3240 kJ/kg。

①由式（6）可知，定壓為1.25 MPa的1公斤水溫度由100 ℃加熱到194 ℃所吸收的熱量為：

Q1′=h1-hA1=2800 kJ/kg -419.875 kJ/kg=2380 kJ/kg

②由式（6）可知，定壓為2.5 MPa的1公斤水溫度由100 ℃加熱到400 ℃所吸收的熱量為：

Q2′=h2-hA2=3240 kJ/kg-420.5 kJ/kg=2819.5 kJ/kg

③由以上數(shù)據(jù)可計算出，定壓為2.5 MPa400 ℃的蒸汽相對于定壓為1.25 MPa194 ℃的蒸汽需多吸收的熱量為η3;定壓為2.5 MPa400 ℃的過熱蒸汽吸收的熱量與定壓為1.25 MPa194 ℃的蒸汽吸收的熱量之比為i3，即：

η3=（Q2′-Q1′）/Q1′=（2819.5-2380.125） /2380.125 =18.46%

i3= Q2′/ Q1′=[2819.5KJ/kg]/[2380.125 KJ/kg]=1.18

5 放熱與吸熱之比

從標(biāo)題4定壓下水蒸汽的發(fā)生過程中的①和②可知，在1 s內(nèi)，1 kg定壓為1.25 MPa194 ℃和定壓為2.5 MPa400 ℃的蒸汽溫度降至100 ℃所放出的熱量分別為Q1和Q2：

Q1放=177.883 kJ

Q2放=584.307 kJ

又從標(biāo)題3定壓為1.25 MPa的蒸汽的放熱量比較中的（1）和（2）可知：1 kg定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的水溫度由100 ℃分別加熱到194 ℃和400 ℃所吸收的熱量分別為Q1′和Q2′：

Q1吸′=2380.125 kJ

Q2吸′=2819.5 kJ

由以上數(shù)據(jù)可以計算出，1 kg定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的過熱蒸汽溫度分別由194 ℃、400 ℃降至100 ℃時放出的熱量與相應(yīng)加熱時吸收的熱量之比分別為i1.25和i2.5

i1.25=Q1放/Q1吸′=（177.883kJ）/（2380.125kJ）=7.47%

i2.5=Q2放/Q2吸′=（584.307kJ）/（2819.5kJ）=14.41%

i2.5/i1.25=（14.41%）/（7.47%）=1.93

從以上計算可以看出，定壓是2.5 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比i2.5=14.41%為定壓是1.25 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比i1.25=7.74%的1.93倍，即2.5 MPa定壓放吸系統(tǒng)大大優(yōu)于1.25 MPa定壓放吸系統(tǒng)，節(jié)能減排效果事半功倍。

6 結(jié)語

復(fù)烤行業(yè)生產(chǎn)過程中主要使用間壁式換熱器而非混合式，只需要蒸汽中的熱量，而不直接消耗蒸汽質(zhì)量本身。在投資允許的前提下，就應(yīng)該首選工作壓力為2.5 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器，而不應(yīng)該再選工作壓力為1.25 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器。盡管1.25 MPa的鍋爐及其系統(tǒng)相對于2.5 MPa的鍋爐及其系統(tǒng)投資較小，但是在能源緊缺、環(huán)境惡化的現(xiàn)代社會，為了達到節(jié)約能源、減少排放的目的，相對增大一次性投資是很有必要的，因為這樣選擇的結(jié)果，將給企業(yè)和社會帶來更大的經(jīng)濟效益和長遠的社會效益。

參考文獻

[1] 何德廣.熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社，1983.endprint

Q′=q+r+q=（h′-hA）+（h″-h′）+ （h-h″）=h+hA

即Q′=h+ hA [J/kg] ? ? ? ? （6）

（2）在兩種壓力下，將水加熱至194 ℃和400 ℃所吸收的熱量比較。

設(shè)鍋爐給水溫度為100 ℃（實際為105 ℃），查何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》附表6得如下數(shù)據(jù)：

水在1.25 MPa、100 ℃的條件下焓的數(shù)值為：hA1=419.875 kJ/kg，

水在2.5 MPa、100 ℃的條件下焓的數(shù)值為：hA2=420.5 kJ/kg，

再查何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》195頁附圖3“水蒸氣的h-s圖”得：水蒸氣在1.25 MPa、194 ℃的條件下焓的數(shù)值為：h1=2800 kJ/kg，水蒸氣在2.5 MPa、400 ℃的條件下焓的數(shù)值為：h2=3240 kJ/kg。

①由式（6）可知，定壓為1.25 MPa的1公斤水溫度由100 ℃加熱到194 ℃所吸收的熱量為：

Q1′=h1-hA1=2800 kJ/kg -419.875 kJ/kg=2380 kJ/kg

②由式（6）可知，定壓為2.5 MPa的1公斤水溫度由100 ℃加熱到400 ℃所吸收的熱量為：

Q2′=h2-hA2=3240 kJ/kg-420.5 kJ/kg=2819.5 kJ/kg

③由以上數(shù)據(jù)可計算出，定壓為2.5 MPa400 ℃的蒸汽相對于定壓為1.25 MPa194 ℃的蒸汽需多吸收的熱量為η3;定壓為2.5 MPa400 ℃的過熱蒸汽吸收的熱量與定壓為1.25 MPa194 ℃的蒸汽吸收的熱量之比為i3，即：

η3=（Q2′-Q1′）/Q1′=（2819.5-2380.125） /2380.125 =18.46%

i3= Q2′/ Q1′=[2819.5KJ/kg]/[2380.125 KJ/kg]=1.18

5 放熱與吸熱之比

從標(biāo)題4定壓下水蒸汽的發(fā)生過程中的①和②可知，在1 s內(nèi)，1 kg定壓為1.25 MPa194 ℃和定壓為2.5 MPa400 ℃的蒸汽溫度降至100 ℃所放出的熱量分別為Q1和Q2：

Q1放=177.883 kJ

Q2放=584.307 kJ

又從標(biāo)題3定壓為1.25 MPa的蒸汽的放熱量比較中的（1）和（2）可知：1 kg定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的水溫度由100 ℃分別加熱到194 ℃和400 ℃所吸收的熱量分別為Q1′和Q2′：

Q1吸′=2380.125 kJ

Q2吸′=2819.5 kJ

由以上數(shù)據(jù)可以計算出，1 kg定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的過熱蒸汽溫度分別由194 ℃、400 ℃降至100 ℃時放出的熱量與相應(yīng)加熱時吸收的熱量之比分別為i1.25和i2.5

i1.25=Q1放/Q1吸′=（177.883kJ）/（2380.125kJ）=7.47%

i2.5=Q2放/Q2吸′=（584.307kJ）/（2819.5kJ）=14.41%

i2.5/i1.25=（14.41%）/（7.47%）=1.93

從以上計算可以看出，定壓是2.5 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比i2.5=14.41%為定壓是1.25 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比i1.25=7.74%的1.93倍，即2.5 MPa定壓放吸系統(tǒng)大大優(yōu)于1.25 MPa定壓放吸系統(tǒng)，節(jié)能減排效果事半功倍。

6 結(jié)語

復(fù)烤行業(yè)生產(chǎn)過程中主要使用間壁式換熱器而非混合式，只需要蒸汽中的熱量，而不直接消耗蒸汽質(zhì)量本身。在投資允許的前提下，就應(yīng)該首選工作壓力為2.5 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器，而不應(yīng)該再選工作壓力為1.25 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器。盡管1.25 MPa的鍋爐及其系統(tǒng)相對于2.5 MPa的鍋爐及其系統(tǒng)投資較小，但是在能源緊缺、環(huán)境惡化的現(xiàn)代社會，為了達到節(jié)約能源、減少排放的目的，相對增大一次性投資是很有必要的，因為這樣選擇的結(jié)果，將給企業(yè)和社會帶來更大的經(jīng)濟效益和長遠的社會效益。

參考文獻

[1] 何德廣.熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社，1983.endprint

Q′=q+r+q=（h′-hA）+（h″-h′）+ （h-h″）=h+hA

即Q′=h+ hA [J/kg] ? ? ? ? （6）

（2）在兩種壓力下，將水加熱至194 ℃和400 ℃所吸收的熱量比較。

設(shè)鍋爐給水溫度為100 ℃（實際為105 ℃），查何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》附表6得如下數(shù)據(jù)：

水在1.25 MPa、100 ℃的條件下焓的數(shù)值為：hA1=419.875 kJ/kg，

水在2.5 MPa、100 ℃的條件下焓的數(shù)值為：hA2=420.5 kJ/kg，

再查何德廣主編的《熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用》195頁附圖3“水蒸氣的h-s圖”得：水蒸氣在1.25 MPa、194 ℃的條件下焓的數(shù)值為：h1=2800 kJ/kg，水蒸氣在2.5 MPa、400 ℃的條件下焓的數(shù)值為：h2=3240 kJ/kg。

①由式（6）可知，定壓為1.25 MPa的1公斤水溫度由100 ℃加熱到194 ℃所吸收的熱量為：

Q1′=h1-hA1=2800 kJ/kg -419.875 kJ/kg=2380 kJ/kg

②由式（6）可知，定壓為2.5 MPa的1公斤水溫度由100 ℃加熱到400 ℃所吸收的熱量為：

Q2′=h2-hA2=3240 kJ/kg-420.5 kJ/kg=2819.5 kJ/kg

③由以上數(shù)據(jù)可計算出，定壓為2.5 MPa400 ℃的蒸汽相對于定壓為1.25 MPa194 ℃的蒸汽需多吸收的熱量為η3;定壓為2.5 MPa400 ℃的過熱蒸汽吸收的熱量與定壓為1.25 MPa194 ℃的蒸汽吸收的熱量之比為i3，即：

η3=（Q2′-Q1′）/Q1′=（2819.5-2380.125） /2380.125 =18.46%

i3= Q2′/ Q1′=[2819.5KJ/kg]/[2380.125 KJ/kg]=1.18

5 放熱與吸熱之比

從標(biāo)題4定壓下水蒸汽的發(fā)生過程中的①和②可知，在1 s內(nèi)，1 kg定壓為1.25 MPa194 ℃和定壓為2.5 MPa400 ℃的蒸汽溫度降至100 ℃所放出的熱量分別為Q1和Q2：

Q1放=177.883 kJ

Q2放=584.307 kJ

又從標(biāo)題3定壓為1.25 MPa的蒸汽的放熱量比較中的（1）和（2）可知：1 kg定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的水溫度由100 ℃分別加熱到194 ℃和400 ℃所吸收的熱量分別為Q1′和Q2′：

Q1吸′=2380.125 kJ

Q2吸′=2819.5 kJ

由以上數(shù)據(jù)可以計算出，1 kg定壓為1.25 MPa和2.5 MPa的過熱蒸汽溫度分別由194 ℃、400 ℃降至100 ℃時放出的熱量與相應(yīng)加熱時吸收的熱量之比分別為i1.25和i2.5

i1.25=Q1放/Q1吸′=（177.883kJ）/（2380.125kJ）=7.47%

i2.5=Q2放/Q2吸′=（584.307kJ）/（2819.5kJ）=14.41%

i2.5/i1.25=（14.41%）/（7.47%）=1.93

從以上計算可以看出，定壓是2.5 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比i2.5=14.41%為定壓是1.25 MPa的放熱吸熱系統(tǒng)的放吸比i1.25=7.74%的1.93倍，即2.5 MPa定壓放吸系統(tǒng)大大優(yōu)于1.25 MPa定壓放吸系統(tǒng)，節(jié)能減排效果事半功倍。

6 結(jié)語

復(fù)烤行業(yè)生產(chǎn)過程中主要使用間壁式換熱器而非混合式，只需要蒸汽中的熱量，而不直接消耗蒸汽質(zhì)量本身。在投資允許的前提下，就應(yīng)該首選工作壓力為2.5 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器，而不應(yīng)該再選工作壓力為1.25 MPa的蒸汽鍋爐和換熱器。盡管1.25 MPa的鍋爐及其系統(tǒng)相對于2.5 MPa的鍋爐及其系統(tǒng)投資較小，但是在能源緊缺、環(huán)境惡化的現(xiàn)代社會，為了達到節(jié)約能源、減少排放的目的，相對增大一次性投資是很有必要的，因為這樣選擇的結(jié)果，將給企業(yè)和社會帶來更大的經(jīng)濟效益和長遠的社會效益。

參考文獻

[1] 何德廣.熱工基礎(chǔ)及其應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社，1983.endprint