[發明專利]一種基于反應釜動態傳熱機理的冷卻水流量計算方法

有效

• 申請號: 201610783691.6
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106390880B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 馬正軍;林婷婷;張新鵬;王慧聰
• 申請（專利權）人: 南京騰圖節能科技有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J19/18
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙)32273
• 代理人: 沈振濤

技術領域

本發明涉及工業循環水系統冷卻水需求量計算領域，特別是一種基于反應釜動態傳熱機理的冷卻水流量計算方法。

背景技術

工業冷卻循環水系統是工藝生產的生命線，遍布石化、鋼鐵、冶金、電力、制藥、化肥等行業，是工業生產過程中處理工藝裝置熱負荷不可或缺的重要公用工程裝置，在工業生產用水中占有相當大的比重。工業循環冷卻水系統的能源消耗占企業總能耗的比例高達近40％。

在以往的循環水系統工程設計中，由于技術人員專業知識的局限性，一些企業的循環冷卻水系統都是在對工藝需水量的最大值進行估算的基礎上，選擇一定的安全系數對循環水系統進行總體設計，再選擇各組件的時候又會選擇一定的安全系數，這就常常使循環水系統存在“大馬拉小車”的現象；而有些企業不斷地從循環水供水管路外接水管，提供清潔等方面的用水，或工藝生產線擴建等，導致了循環水供不應求，管路壓力下降，不能滿足工藝的冷卻需求。這些都導致循環水系統運行效率不高，能源浪費嚴重。

如何科學合理的確定循環水系統真正的需水量，進而按照相關標準科學合理的設計循環水系統，是擺在設計人員面前的一道難題。

發明內容

技術問題：為了解決現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于反應釜動態傳熱機理的冷卻水流量計算方法。

技術方案：本發明提供的一種基于反應釜動態傳熱機理的冷卻水流量計算方法，冷卻水流量是關于時間t的函數關系：

式中：Q(t)為冷卻水流量，即單位時間的冷卻水量；

V_ρ、ρ_c、c_ρ—反應釜內物料平均密度下的容積、平均密度、平均比熱；

A、U—反應釜間壁的傳熱面積和總傳熱系數；

t—時間；

θ₁—釜內物料的初始溫度；

θ_ci—冷卻水的入口溫度；

θ_co—冷卻水的出口溫度。

作為改進，所述冷卻水的出口溫度符合：θ_ci＜θ_co＜θ₁。

本發明還提供了一種冷卻循環水系統泵站供水方法，采用變壓變流供水方式提供冷卻水，包括以下步驟：

(1)確定反應釜冷卻水出口溫度恒定位的合理值；

(2)根據反應釜冷卻水出口溫度恒定位的合理值確定冷卻水流量，冷卻水流量采用

以下公式計算得到：

式中：Q(t)為冷卻水流量，即單位時間的冷卻水量；

V_ρ、ρ_c、c_ρ—反應釜內物料平均密度下的容積、平均密度、平均比熱；

A、U—反應釜間壁的傳熱面積和總傳熱系數；

t—時間；

θ₁—釜內物料的初始溫度；

θ_ci—冷卻水的入口溫度；

θ_co—冷卻水的出口溫度。

本發明還提供了一種變壓變流冷卻的夾套式反應釜，包括反應釜本體和冷卻裝置；反應釜本體頂部設有進料口、底部設有出料口，反應釜本體的外壁設有夾套，夾套側壁設有冷劑入口和冷劑出口，冷劑出口上設有溫度傳感器；所述冷卻裝置包括循環水管路、溫度控制器、冷水泵、帶加熱裝置的熱水泵，所述冷水泵和帶加熱裝置的熱水泵并聯設置于循環水管路上，所述溫度控制器接收來自于溫度傳感器的檢測信號，并發送控制信號至冷水泵和熱水泵。

有益效果：本發明提供的冷卻水流量計算方法基于反應釜動態傳熱機理獲得，其通過使反應釜夾套冷卻水出口溫度為某恒定的合理數值來保證冷卻水在反應釜夾套內進行充分的換熱，從而減少冷卻水的需求量，達到節能節水的目的。

本發明提出的冷卻循環水系統泵站供水方法，采用變壓變流的供水方式，這是與當前冷卻水供水泵站恒壓供水或者閥門無規律調節流量供水方式最大的區別，可為循環水供水泵站選型及運行控制提供科學依據，有助于解決當前循環水系統由于設計余量過大導致的能源浪費問題。

附圖說明

附圖1為夾套式反應釜冷卻裝置的示意圖。

附圖2為具體實施方式所選取的某化學物品M199合成時反應釜的溫度控制要求曲線。

附圖3為冷卻水控制夾套式反應釜冷卻裝置的溫度的效果曲線。

具體實施方式

下面對本發明冷卻水流量計算方法作出進一步說明。