一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法技术

本发明专利技术提供了一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法，冷却水流量是关于时间t的函数关系。本发明专利技术还提供了一种冷却循环水系统泵站供水方法。本发明专利技术提供的冷却水流量计算方法基于反应釜动态传热机理获得，其通过使反应釜夹套冷却水出口温度为某恒定的合理数值来保证冷却水在反应釜夹套内进行充分的换热，从而减少冷却水的需求量，达到节能节水的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业循环水系统冷却水需求量计算领域，特别是一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法。
技术介绍
工业冷却循环水系统是工艺生产的生命线，遍布石化、钢铁、冶金、电力、制药、化肥等行业，是工业生产过程中处理工艺装置热负荷不可或缺的重要公用工程装置，在工业生产用水中占有相当大的比重。工业循环冷却水系统的能源消耗占企业总能耗的比例高达近40％。在以往的循环水系统工程设计中，由于技术人员专业知识的局限性，一些企业的循环冷却水系统都是在对工艺需水量的最大值进行估算的基础上，选择一定的安全系数对循环水系统进行总体设计，再选择各组件的时候又会选择一定的安全系数，这就常常使循环水系统存在“大马拉小车”的现象；而有些企业不断地从循环水供水管路外接水管，提供清洁等方面的用水，或工艺生产线扩建等，导致了循环水供不应求，管路压力下降，不能满足工艺的冷却需求。这些都导致循环水系统运行效率不高，能源浪费严重。如何科学合理的确定循环水系统真正的需水量，进而按照相关标准科学合理的设计循环水系统，是摆在设计人员面前的一道难题。
技术实现思路
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法。技术方案：本专利技术提供的一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法，冷却水流量是关于时间t的函数关系：式中：Q(t)为冷却水流量，即单位时间的冷却水量；Vρ、ρc、cρ—反应釜内物料平均密度下的容积、平均密度、平均比热；A、U—反应釜间壁的传热面积和总传热系数；t—时间；θ1—釜内物料的初始温度；θci—冷却水的入口温度；θco—冷却水的出口温度。作为改进，所述冷却水的出口温度符合：θci＜θco＜θ1。本专利技术还提供了一种冷却循环水系统泵站供水方法，采用变压变流供水方式提供冷却水，包括以下步骤：(1)确定反应釜冷却水出口温度恒定位的合理值；(2)根据反应釜冷却水出口温度恒定位的合理值确定冷却水流量，冷却水流量采用以下公式计算得到：式中：Q(t)为冷却水流量，即单位时间的冷却水量；Vρ、ρc、cρ—反应釜内物料平均密度下的容积、平均密度、平均比热；A、U—反应釜间壁的传热面积和总传热系数；t—时间；θ1—釜内物料的初始温度；θci—冷却水的入口温度；θco—冷却水的出口温度。本专利技术还提供了一种变压变流冷却的夹套式反应釜，包括反应釜本体和冷却装置；反应釜本体顶部设有进料口、底部设有出料口，反应釜本体的外壁设有夹套，夹套侧壁设有冷剂入口和冷剂出口，冷剂出口上设有温度传感器；所述冷却装置包括循环水管路、温度控制器、冷水泵、带加热装置的热水泵，所述冷水泵和带加热装置的热水泵并联设置于循环水管路上，所述温度控制器接收来自于温度传感器的检测信号，并发送控制信号至冷水泵和热水泵。有益效果：本专利技术提供的冷却水流量计算方法基于反应釜动态传热机理获得，其通过使反应釜夹套冷却水出口温度为某恒定的合理数值来保证冷却水在反应釜夹套内进行充分的换热，从而减少冷却水的需求量，达到节能节水的目的。本专利技术提出的冷却循环水系统泵站供水方法，采用变压变流的供水方式，这是与当前冷却水供水泵站恒压供水或者阀门无规律调节流量供水方式最大的区别，可为循环水供水泵站选型及运行控制提供科学依据，有助于解决当前循环水系统由于设计余量过大导致的能源浪费问题。附图说明附图1为夹套式反应釜冷却装置的示意图。附图2为具体实施方式所选取的某化学物品M199合成时反应釜的温度控制要求曲线。附图3为冷却水控制夹套式反应釜冷却装置的温度的效果曲线。具体实施方式下面对本专利技术冷却水流量计算方法作出进一步说明。变压变流冷却的夹套式反应釜，见图1，包括反应釜本体1和冷却装置2；反应釜本体1顶部设有进料口11、底部设有出料口12，反应釜本体1的外壁设有夹套13，夹套13侧壁设有冷剂入口14和冷剂出口15，冷剂出口15上设有温度传感器16；冷却装置2包括循环水管路21、温度控制器22、冷水泵23、带加热装置25的热水泵24，冷水泵23和带加热装置25的热水泵24并联设置于循环水管路21上，温度控制器22接收来自于温度传感器16的检测信号，并发送控制信号至冷水泵23和热水泵24。某物质M199合成过程的温度控制要求曲线，如图2所示，t4～t5的时间间隔是M199的比热容是3.69kJ·kg-1·℃-1，此时由式(3-10)可得对于此冷却过程，又对于此过程θco的取值范围：20℃＜θco＜55℃所以取θco＝55℃所以冷却水的流量与时间的关系:利用该方法提供冷却水控制夹套式反应釜冷却装置的温度，效果见图3。可以看出，随着时间变化，冷却温度的要求是呈线性变化，随着温度的升高，冷却水与物料之间温度差增大，冷却效率会相对提高，因此冷却水量随之呈斜率下降的曲线形变化，冷却温度下降时呈相反的变化。这样需水量可以实现按需供水，达到节水节能的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法，其特征在于：冷却水流量是关于时间t的函数关系：式中：Q(t)为冷却水流量，即单位时间的冷却水量；Vρ、ρc、cρ—反应釜内物料平均密度下的容积、平均密度、平均比热；A、U—反应釜间壁的传热面积和总传热系数；t—时间；θ1—釜内物料的初始温度；θci—冷却水的入口温度；θco—冷却水的出口温度。

【技术特征摘要】
1.一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法，其特征在于：冷却水流量是关于时间t的函数关系：式中：Q(t)为冷却水流量，即单位时间的冷却水量；Vρ、ρc、cρ—反应釜内物料平均密度下的容积、平均密度、平均比热；A、U—反应釜间壁的传热面积和总传热系数；t—时间；θ1—釜内物料的初始温度；θci—冷却水的入口温度；θco—冷却水的出口温度。2.根据权利要求1所述的一种基于反应釜动态传热机理的冷却水流量计算方法，其特征在于：所述冷却水的出口温度符合：θci＜θco＜θ1。3.一种冷却循环水系统泵站供水方法，其特征在于：采用变压变流供水方式提供冷却水，包括以下步骤：(1)确定反应釜冷却水出口温度恒定位的合理值；(2)根据反应釜冷却水出口温度恒定位的合理值确定冷却水流量，冷却水流量采用以下公式计算得到：Q(t)=[Vρcρ(θ1-θco)cρc(θci-θco)]e-AUVρcρt...

【专利技术属性】
技术研发人员：马正军，林婷婷，张新鹏，王慧聪，
申请(专利权)人：南京腾图节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32