流体机械 ¨n … ¨ Z 技术综述 {.口I·,, {t{ ·{ {, I · _ 靴 2 卷 船用防爆暧风机 上海七。四研究所 第 加 船 A摘要介绍T船用防爆型暧风机应符合的规范、主要技术要求、使用注意事项等; 同时介绍了暖风机空气加热器的结构型式、选型计算、组台、连接以及加热量的调 节。 关键词 1 概述 堕里兰 垫墨绚鞠自 现在国际上的主要工业国家均 国际电工 委员会(IEC)的规定,接爆炸性环境的出现 频繁程度和持续时间,将危险医域划分为0区、 在油轮、化学品运输船、海上石油平台等 各类船舶上以及陆上的石油、化工、煤炭等部 门中,都存在一些危险区域。在这些区域内, 易燃易爆的混合性气体或蒸汽多达几百种,此 l区、2区。我国的有关部门也在朝IEC的 规定靠拢。 为了保证船上和陆上某些危险区域在采暖 通风时不发生燃烧或爆炸,并改善工作和生活 环境,必须选用船用或陆用防爆暖风机。 目前热水或蒸汽采暖系统中,常用的采暖 设备是暖风机和散热器。本文介绍的暖风帆是 由通风机和空气加热器组成,如图1所示 暖 外,还有可能与空气形成爆炸性混合物的悬浮 状可燃性粉尘或纤维。爆炸危险性混合物的级 别系按其传爆能力划分,组别系按其引燃温度 划分,见表l。 表1 爆炸危险性混合物的分缎分组示倒 i , 组别 风机是由供热系统供热,空气加热器散热,然 后在风机的强迫作用下,将室外(内)空气抽 人机体,流经空气加热器,被加热后再送入室 (450 ̄C (300 c< (200。c<I (135。c<J 级别、、、 < ) 甲烷 U A I≤45.3 ̄C) ≤300 ̄C) ≤200 ̄0) 甲醇 乙醇 乙苯 甲胺 橙节油 煤油 柴油 乙醛 二乙醚 三甲胺 内。因此,能使室内空气迅速加热,其作用范 围和散热量均比一般散热器大得多,而且温度 乙烷 丙娩 丁烷 甲苯 甲酚 燃料油 四氟乙烯 乙炔 石油(包 二氯乙烷 括车用石 氧化碳 醋酸乙酯 油) 醋酸 II B 1焦炉煤气l 乙烯l硫化氢 氟乙烯 l环丙烷I环氧乙烷l二甲醚l乙基甲基 l氰化氢I丙烯酸甲I四氢呋哺I醚 } 脂 { ! 』.. .....一.. .....一图1暖风机外形圈 注;级另Il栏中 I 表示I类电气1殳备(工厂用)。 I.叶轮;2-燕汽进口或热水出门;3·百叶窗; 4.电机; 热水进口;6 沫汽出Ⅱ 维普资讯 http://www.cqvip.com
流体机械 分布也比散热器均匀,特别适宜于较大的房间 或车间使用。 根据热媒的不同,暖风机可以分为蒸汽型 和热水型两大类,其型号规格很多。暖凤机一 般布置在内墙、朝外墙或外窗吹,如图2(a) 所示,这样可以减少冷风的渗透量。当跨度大 时,为了使温度均匀分布,可将暖风机布置在 准。 10o4年l0月 国ABC、法国BV、挪威DNV等)和国际海 事组织等对货船、油船、化学品船以及运载危 险货物船等的具体要求和规定 (5)美国MIL-B-7619A防爆通风机标 (6)配套电机和起动器应符合IEC的 有关规定和要求。 房间中间,如图2(b)所示。 图2暖风机布置图 船用防爆暖风机必须同时满足船用和防爆 要求,其中防爆方面的要求主要是指风机、电 机和起动器。由于我国目前还没有防爆暖风机 的国家标准和专业标准,因此也没有防爆暖风 机的正式产品。为了保证暖风机能在危险区域 内安垒可靠地工作,在设计和制造中,可按船 用要求以及国际船级社、我国的船规中有关防 爆方面的一些要求进行。 2 船用防爆暧风机 2.1应符合的标准规范 为了保证船用防爆暖风机在危险区域内能 安垒可靠地工作,除了对通风机叶轮和加热器 翅片管进行严格的强度考核外,通风机和加热 器的结构、材料 间隙、安装和使用等方面, 还要符合下述有关标准规定和有关国际组织的 要求; (1)国内现行的 钢质海船入级和建造 规范 。 l 2)GB 3836.1—83爆炸性环境用防爆 电气设备 通用要求 。 (3)GB 3836.2—83爆炸性环境用防爆 电气设备 隔爆型电气设备 (4)有关国际船级社(如英国LR、美 2.2主要技术要求 2.2.1整机结构,应为无火花型。 2.2.2在以下条件下应能安垒可靠地工 作t (1)在GB 3836.1和GB 3836.2中 规定的Ⅱ 级 。组爆炸性混合气体的舱室和 场所J (2)输送含有易燃,易爆的混合性气体 或蒸汽, (3)输送含有盐雾的海洋空气和含有油 雾等带腐蚀性的空气J (4)环境温度 一25~+50 ̄C,相对温 度不犬-]=o5 J (5)纵倾和纵摇t 4-10。}横倾4-15 , 横摇q-22.5。(特殊场合4-45。), (6)有一定的振动和冲击。 2.2.3风机叶轮应进行静动平衡校正, 动平衡精度不低于G 6.3级。同时还应进行超 过额定转速2O 、历时lOmin的超速试验, 以确保叶轮的安垒。 2.2、4在风机额定流量时的压力值不超 过规定值的士l0 。 2.2、5在风机额定流量时的比声压级。 离心式暖风机不高于27dB(A),轴流式暖风 机不高于35dB(A)。 2.2.6离心式和轴旋式风机的振动速度 分别不大干6 mm/s和6.5mm/s。 2.2.7加热器用的翅片管,应按实际使 用要求并参考有关标准进行水压试验。实际使 用过程中不得超压。 2.2.8为了确保2.2.2条的要求,必须参 照有关标准进行船用条件试验和防爆试验,并 取得经国家认可的穗试单位发出的合格证书和 维普资讯 http://www.cqvip.com
第22卷第l0期 流体机械 (2)在风机吸入管上要装保护用的有色 船检单位的认可证书。加热器系压力容器,故 生产厂一般应有生产压力容器的许可证。 2.2.9风机和加热器的其它一些技术要 盎属阿(如黄铜网),防L 产生静电火花和异 物吸入,保证风机的安垒。 (3)若加热器的进风管路直接与室外相 连时,应在进风口处设闭塞装置,防止加热器 求,可参照有关专业标准进行。 2.3船用防爆通风机 暖风机用的船用防爆通风机,一般有离心 式和轴流式两种基本型式。它们的整机结构型 停止工作时被冻坏。 (4)电机必须接地.电机接线盒必须严 格密封,防止雨水渗入。 (5)风机与加热器、凤管连接时,不应 存在由于硬性连接面产生机壳歪斜。 (6)用热水做介质时,水应经软化处理, 式均为无火花型,均配用符合C,B 3836.2要 求的、经国家认可的防爆铡试单位和船舶检验 机构检验合格的YB—H系列隔爆型船用三相 异步电动机和船用防爆起动器,可应用于电制 为380V/50Hz和440V/60Hz的场合。 2.3.1离心式通风机 般采用直联式结构,叶轮直接装在防爆 电机轴上,而机壳固定在电机法兰上。风机为 卧式,单级、单吸入和气密式结构,也可制成 立式结构。从电机端正视,凤机可制成左转和 右转。出风口位置随叶轮转向,一般按45。变 化,也可按30。或22.5。变化。 叶轮材质可用奥氏体不锈钢1CrlSNigTi, 也允许采用其它耐海水腐蚀材料,但机械性能 不能低于1Crl8NigTi。凡采用铝合金的材质, 其含镁量应低于0.5 (质量比)。有可能与叶 轮发生摩擦而产生火花的零件或局部地方采用 有色金属,如进风口用黄铜。 2.3.2轴流式通风机 般采用直联式结构,叶轮直接装在防爆 电机轴上,而机壳(集风器)固定在加热器或 专用支架上。可立式或卧式安装。从电机端正 视,叶轮制成按顺时针方向旋转的结构。 叶轮材质采用高强度铸铝zL 104,也允 许采用其它耐海水腐蚀材料,但机械性能不能 低于zL 104。凡采用铝合盘的材质,其含镁量 均低于0.5 (质量比)。有可能与叶轮发生摩擦 而产生火花的零件或局部采用有色金属,如机 壳(集风器)内叶轮部安装有黄铜制的安全环。 2.4使用注意事项 (1)输送易燃易爆混合性气体中的硬质 颗粒物浓度不允许大于150mg/m ,直径不兜 许大于2toni。 以减少水垢的产生。用蒸汽做介质时,不得超 压使用 (7)当凤机停车或遇有其它事故时,应 立即停止热介质的供应;当加热器停止工作之 前,应立即停止送入冷风 (8)对具有浓度高的氢气、乙炔、水煤 气等易燃易爆混合性气体的场合,用户应该选 用具有最高防爆等级的dⅡc T。的电气设备。 S 暖风机空气加热器 3.1加热器的种类与结构型式 在通风、空调工程中,常见的加热器都是 用金属管馒的,可分为光管式和翅片管式两大 类。光管式由于传热表面小,效果差,金属耗 量大.体积大等原因,现在除空气含尘量大、 纤维较多而无过滤器的特殊场合外(如纺织 厂),一般很少采用。目前按照在光管外加翅 片的方法不同,翅片管式加热器的结构型式有 套片式、褶皱绕片式、光滑绕片式,轧片式, 镶片式5种,它克服了光管式的缺点,获得了 广泛的使用。表2列出了部分国产空气加热器 的型号及主要概况 为了满足船用防爆要求,翅片管应选用耐 蚀性、传热性、空气流动性良好的铜管、铜带。 它的制造工艺是将铜管、铜带放在专用机床上 进行机械绕片,然后将翅片管热镀锡,散热翅 片与散热管接触紧密牢固。蒸汽或热水流经铜 管内,热量通过翅片间的空气,达到加热空气 的作用。 维普资讯 http://www.cqvip.com
30 亵2 加热器 型号 BSu型 型 型 敞热面积 t丑 ) 1.5—一13.13 9.0—一00.0 0。0~90 0 6 32~63.2 1.35 ̄46.2 流体机械 l994年10月 却分空气加热器的型号厦主要拇况 通风净截而积 (m ) 0 O29~O.22 0.144^,】。44 0 144~1.44 D.152^,1.52 0.048^,1 53 结构特点 紫铜管、 紫铜片 (绕片) 钢管、钢片 钢管钢片 蒸汽、热水(冷水、 现改为GL一Ⅱ型 低温盐永) 适用范围 备 注 蒸汽或热水 I型 GI.型 SRZ型 SRL础 A型 SXL B型 c型 6 23~81。27 l10~127.5 0.154—,1 226 钢管、钢片(绕片) 0.11—,0.85 0.144—,1.944 0 144~1 944 0.132—一1.80 钢管、铝片 钢镶铝管 绕 片 蒸汽或热水 蒸汽 4 {~115。0 8.0~115.0 7.3~1l .0 热(冷)水 蒸汽、热水 Jw型 15.1~21。9 0。32—一1 18 钢管、铝片 热永、蒸汽(冷水) 3.2加热器的选型计算 选型计算的基本任务就是在给定的热蝶条 件下,根据需要加热的空气量(或根据加热空 气所需要的热量)和空气所要求的升高温度, 经过热力计算,最后按产品样本选择合适的加 热器、风机、电机等有关型号、台数,并确定 它们的组合方式。 加热器的选型计算方法很多,本文介绍的 是一种展基本的方法。 3.2.1基本计算公式 加热器自Ⅱ热空气的过程,反映在 一 图 上的状态变化是在含湿量d(g/kg千空气)不 变的条件下,温度升高,相对湿度降低,例如 由如图3所示的初状态点1变至终状态点2。 设被加热的空气质量流量为C(kg/ ̄),加 热器前后的空气状态分别为点1和点2,则所 需的加热量口 (w): 3 i—d图 加热器所能供给的热量g:(w): Q:一肼·△ 式中(3) 五——加热器的传热系数,W/m。·。G F——加热器的实际传热面积,m。 △f——热媒与被加热空气之间的平均温 差,。C 口J。二¥600c(如一i ) 也可写成: (1) 但在通风空调工程巾, 大,在工程上是允许的。 可用计算求平 均温差代替对数平均温度,选样引起的误差不 当热媒是热水时; Q : G(㈣) (2) At--t±生一 ± 式中 、f:一一空气加热前后的焓,J/kg 2 Z f:,£;一一空气的初温和终温, 当热蝶是蒸汽时; 维普资讯 http://www.cqvip.com
第22卷第10期 流体机械 31 At-t 一_fj姜生 式中 、t ~g一一结构、热媒流态有关,见表 3 热水的初温、终温,。c 3.2.3加热器的阻力 空气流过加热器时会产生~定的局部阻力 (它是通风系统中总阻力的一部分),通常称 为“凤阻”。同样,热水流经加热器的盘管 时,也会产生一部分阻力(它是热水管路系统 总阻力的一部分,通常称为“水阻”。 风阻△口(Pa)和水阻的AJIl(Pa)的实验 计算公式如下: 随蒸汽压力变化的饱和温度, C 由于加热器使用一澄时间后,管内结垢、 翅片松动、表面结灰等,有可能使传热系数降 低。因此、一般考虑有5%~l5%的裕量.即 设计时使: 0 一(1.05~1.15)p (4) 3.2.2加热器的传热系数 根据实验,传热系数置(w,m ·。c)可按 下列公式计算: 热媒是热水时; AH=9.81B(v )。 △^:9.81Cw' (7) (8) 式中 (5) 、c、 、y——实验常数,与加热器结 构特性有关,见表3 K=1。163A(v,) 。 热媒是蒸汽时: K=1.163-4(v,)。 为安垒起见,空气阻力和水阻力应分别有 10 和20 的裕量。 式中 ——空气的质量流速,kg/m ·s 。——加热器内水的流速,m/s 3.2.4空气的质量流速 质量流速可通过流体连续性方程式,经推 导得到 (kg/ ̄ ·s)的计算公式 m、 一实验常数,与加热器型号、 衰5 型 号 部分空气加热器的传热、阻力计算式中实验常数 蒸 汽 热 术 P 空 丑 气 5、6、10D(大) 5、6、10D(中) SRZ 51 L。7 1l。7 1.2。5 12.3 12.3 13.D O.49 0.49 0.532 0。5l O.51 0.571 0。18 0。l5 0.09 0.21 0.30 0.14 0.088 1.998 L.98 2.12 1.97 1.52 l。0l7 1。94 6、18D(小) 7 D 7 Z 7 X D SYA Z X 13.25 0.297 14。25 0.36 0。226 0.084 0。080 1.96 l。87 SRL BXA,2 13.i 0.40 l4.2 0.24 0① 0174 1.67 1.62 BXA/3 13.0 0.43 12.5 0。29 0@ 030g I型 2 C L C 22。l 22.6 0 375 0.423 0。081.6 0.O408 1.985 1.985 GL型(或GL一Ⅱ型) BU型(或U一Ⅱ型) 17 0.68 27.4 2I.9 O.46 0.556 D.5 0.O儿 O.0853 L.862@ 洼:①用于130 C(。=0 023~0.037m,s)过热水。 @用于 ,=S ̄6kg/m -5 。 0.I)5 ̄0.3m/s。 @计算时尚需乖盥管排教Jv,即 =9 8_l x 0853口 。 口。 维普资讯 http://www.cqvip.com
流一式中 G——空气的质量流量,kg/h ,一一加热器通风净截面积,m 体机舯械 1994 ̄10月 (9) 。)一热水流速,m/s , 一一加热器中通热水的管子总截面 积,m 从式(5)~(7)中可以看出,它对传 热系数、风阻都有很大的影响,这直接关系到 设备的初始投资和运行的经济性。因此应该选 或者 G:=8600× } (13) 式中 ——热水的含热量,J/kg 3.3加热器的组合、连接与加热量的调 节 择一个经济性最好的“经济质量流速”,国外 般取口 =8 ̄12kg/m 8,国内一般取 : 3,3.1加热器的组合 4N10 kg/m s。若加热器用有色金属制成(如 铜、铝等),则为了节约材料,也可适当选取 组合方式是根据加热处理空气量的多少和 加热器前后空气的温差大小而定。当一台加热 较大的 值;但从节能方面考虑,应取偏小 值(8 kg/m s左右)。 3.2,5通过加热器的水流速度 根据热平衡条件,可以推导出水流速度m (m/s)的计算公式; 860001。: (f:一t;) = (10) 式中, ——加热器中通热水的管子总截面 积,m t 、f 一空气的初温和终温,。c f:、t ——热水的初温和终温,。c P——水的密度,kg/m , P=1000kglm 由式(5)、 (8)可知,m的大小也直 接关系到设备的经济性。因此,在一般的常温 热水系统中,取∞=0,6~1.8m/8较为经济| 若热水的温度大干100 c,则由于水温落差要 求很大,故m值应很小。 3.2.6热媒量的计算 3.2.6.L热媒为蒸汽时,刚蒸汽流量G (kg/h)可按下式计算; ,1 G.=8800×鲁 , (儿) 式中口j——加热器供给的热量,w 随蒸汽压力变化的蒸汽含热量 (汽化潜热),J/kg 3,2.6.2热媒为热水时,则热水量G (kg/h)可按下式计算; 36。O。‘, ’p (12) 器加热量不够时,可根据需要串联或并联数台 加热器 当被加热空气前后温差较大时,应采 用串联,而当要求通过的空气量较大时,ⅢⅡ应 采用并联。图4是由两排加热器串联、每排又 有3台加热器并联的布置方案图。蒸汽或热水 加热器均可垂直或水平安装。 图4空气加热器的组合 3.3.2加热器的连接 对热媒来说,也有串联和并联之分。 若热媒是热水,由于水的比热较大,因此 热水管路与加热器可以串联或并联。在串联时, 由于热水垒部流经每一个加热器,这样不但可 使传热系数提高10 ̄30‰而且加热器的水力 稳定性也相应地提高了。 若热媒是蒸汽,因主要利用它的汽化潜热, 所以蒸汽管道与加热器只能采取并联 当蒸汽 加热器水平安装时,为便于排除冷凝水,应具 有l0 的坡度。 在热媒管与加热器连接的管道上,还应安 装压力表、温度计、放气阀(装在管路系统的 最高点)、泄水和排泻阀(装在管路系统的最 低处)。当热媒为蒸汽时,在回水管路上还 维普资讯 http://www.cqvip.com
弓昌 第22卷第l0期 流体机械 有关调节阀的选型、设计和制造问题探讨 徐州化工机械总厂 摘要堕 —里 7-尸2/4 通过典型事例,剖析了仪表调节阔在使用中出现的故障以及在设计选型中 存在的一些问题 总结了调节闷结构设计、选材和制造工艺方面的部分经验。 关铺词 旦兰 垦三± 兰 计、制造出高质量的调节阀?如何合理地使用 1 前言 仪表调节阀已广泛应用在石油工业,化学 工业、冶金工业、纺织工业以及核工业上。在 各类装置中它们与气动单元仪表或者电动单元 仪表组合,对系统中的流量,压力、温度、液 位等工艺参数进行远程自动控制 自从70年代中期,我国成功地引进了l3套 大化肥装置以来,又相继引进了5套30万t/a 乙烯装置 80年代后期,我国又建成了3家大 型纯碱装置和化纤联合企业。在这些 代化大 型企业中,都配置了大量的仪表调节阀,在我 维护好调节阀 如何解决调节阀机电一体化问 题 这是人们十分关注的问题。 2 调节阀的选型和选用 2.1调节阀选型的基本要求 虽然在线使用的调节阀品种繁多,千差万 别,各有其适用场合,但归结起来,工艺条件 对其基本要求有如下几方面 (1)材料选用要能满足压力、温度,腐 蚀、冲刷、磨耗等各方面的要求。 (2)流量特性、流通能力要能满足工艺 规定的要求,达到精确、灵敏、稳定。 (3)执行机构的输出力和剐度要能满足 允许压差 (4)要能满足对部分冷凝介质工作条件 下加温处理和高精度密封填料等特殊要求。 (5)对其配套附件的精确度、灵敏度, 稳定性的要求。 行调节。 国星罗模布的中、小化肥厂广泛使用着气动薄 膜单、双座调节阀j电厂、电站主要使用电动 闸阀、球阀等。这些调节阀的可靠运行,维系 了各生产装置的正常生产。“八·五”期间, 我国将再建成一批大化肥、大乙烯、大化纤装 置和大型煤化工装置,还将需要大批的调节阀 产品 因此,如何正确地选择调节阀?如何设 应装设隔汽装置(疏水器或弯管水封)。为了 便于检修疏水器,应在其前、后装设截止阀并 设置旁通管路。 通常将加热器布置在风机的进口管路上, 这样可使空气均匀地流经加热器。另外,在寒 冷地区,还应对加热器切实采取防冻措施,以 蒸汽加热器的调节,普遍采用装在加热器 上部或侧面的旁通风门以及控制蒸汽量的方式 进行。 热水加热器的调节,通常采用调节热水的 数量和温度两种方法。同时还可以用旁通风门 和加热器正风门来协助调节 从卫生、安垒角度考虑,加热器的表面温 度一般不宜超过70。c。 免损坏。 3.3.3加热器的调节 当暖风机吸人的室外空气状态参数发生变 化时,加热器预热新风的加热量也必须相应进
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