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[原创] 这个简单问题难倒了好多人

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本帖最后由 孚雷德 于 2021-1-20 14:38 编辑

                                                                    这个简单问题难倒了好多人
       一台经过严格保温近乎绝热的压力容器空罐,其上端经过截止阀与蒸汽管道相连。蒸汽管道内的蒸汽压力1.1Mpag,温度350℃。现开启罐体顶部的阀门使蒸汽进入罐内,直到罐内压力也达到1.1Mpag后关闭进口阀门。
      问:这时罐内蒸汽温度是多少℃?

微信图片_20210106172602.jpg

     “350℃”,您是不是也会毫不犹豫地这样回答?这个问题,是孚雷德在提供蒸汽节能培训前向参会技术人员进行问卷调查的内容之一,几乎所有人都毫不犹豫地给出了如此答案。从常识性来看,这种回答似乎没有问题,但热力学自有其奇妙之处,其真知超出我们通常的认知,使得好多专业人员都被这个看起来简单的问题难倒了!
    下面让我们一起来根据热力学知识,求出其正确答案。
    首先,进入罐内蒸汽的质量min-流出罐内的蒸汽质量mout=罐体内蒸汽质量变化△m。由于mout=0,△m=min。则,对于一台空罐而言,如上充满蒸汽后,罐内的蒸汽质量m=△m=min
    其次,Ein-Eout=△E, (Qin+Win+ Em/in)-(Qout+Wout+ Em/out)=△E┄┄①。其中,Q为热能变化量,W为机械能变化量,Em为由蒸汽质量改变引起的能量变化部分。△E为过程中能量的总变化量。由于整个过程没有热传递和机械功,所以①式中的所有Q和W均为零,则上式简化为Em/in-Em/out=△E┄┄②。
    另外,在整个过程中,没有蒸汽从罐体内流出,因此②式变为Em/in=△E。又由于充满同等压力的蒸汽后,罐内蒸汽的总能量E就是△E,故Em/in=E┄┄③。
    还有,流动的蒸汽总能量由蒸汽的热焓、动能、势能三部分组成,即Em/in=H+Ki+Pi ┄┄④;静止的蒸汽总能量由蒸汽的内能、动能、势能三部分组成,即E=U+K+P┄┄⑤。将式④、⑤代入式③式得:H+Ki+Pi=U+K+P┄┄⑥。因罐体是静止的,蒸汽进入罐体前后动能和势能没有发生变化,故式⑥变为:H=U,即h* min=u*m。而从前面可知,m=△m=min,则h=u,意味着罐内蒸汽的内能等于蒸汽进入罐体前的热焓值。
    根据管道蒸汽压力1.1Mpag、温度350℃查得h=3154.2kj/kg。那么,按照蒸汽压力1.1Mpag和u=3154.2kj/kg查得,罐内蒸汽温度大约518℃。

       管道内的蒸汽进入罐内后,温度提高了168℃这样的结果令很多人大跌眼镜!其回答错误当然也在意料之中。问题是,哪里来的热能让蒸汽的温度升高?答案是,流动蒸汽的热焓h=Pv(流动能)+ u(内能),流动的蒸汽进入罐体内流动停止,其流动能转化为内能,而内能的增加体现在蒸汽温度的提高。

       理解此问题的实际意义   在选择蒸汽储罐时,如果按错误的理解选择了耐压耐温1.1Mpag/温度350℃的压力容器罐,就容易发生危险,因为罐内的蒸汽参数实际是1.1Mpag/518℃。
    您是否也曾被这个看似简单的问题难倒过?通过上面的内容,您想必已经明其果、知其因。希望孚雷德的每篇文章都能给关注我们的朋友们带来收获,哪怕就那么一点点。

 

发表于 2021-1-20 14:38:17

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zytxyzVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP广东省
头衔:  【工程师】
学习了  厉害  \ud83d\udc4d  热力学知识

 

发表于 2021-1-20 23:32:25

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Peterpaul彼得保罗
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学习了。

 

发表于 2021-1-21 07:05:17

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alex4587VIP会员 永久VIP | 显示全部楼层       最后访问IP辽宁省
头衔:  TA暂未设置   【终身海友号:AH8101676】 
有敢说的,就有敢信的,呵呵~~

 

发表于 2021-1-21 11:43:04

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清城君VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP广东省
头衔:  TA暂未设置 
看不懂你的计算过程,感觉不靠谱。我试过往空的气瓶里充气到13.5Mpa,气源是常温的气,充装到气瓶里比气源高10度,没有350到518这么夸张的变化

 

发表于 2021-1-21 13:48:36

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小朱zlVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP湖北省
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这个算法忽略了不少东西吧

 

发表于 2021-1-21 15:44:40

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可以给出您的计算过程和理解以及判断,错了或者偏一点了都无所谓,关键是这个话题很有意义。  详情 回复 发表于 2021-1-22 16:31

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橡胶硫化促进剂VIP会员 永久VIP | 显示全部楼层       最后访问IP山东省
头衔:  TA暂未设置   【终身海友号:AH8101221】 
这种算法是为了让计算更简便和大家更好理解,假设了保温的绝对性!   就如5楼海友所实际体验到的一样,温度肯定是增加的! 理论计算很强大!

 

发表于 2021-1-22 07:47:59

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wycasiaVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP江苏省
头衔:  TA暂未设置 
这个说法是有很多假设的,比如罐体不散热但也没有质量不吸收任何热量!!!先进入的蒸汽不会冷凝,测温点的位置等等

 

发表于 2021-1-22 08:46:58

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chen5714355VIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP安徽省
头衔:  TA暂未设置 
本帖最后由 chen5714355 于 2021-1-22 10:13 编辑

罐内温度不仅于保温(绝热)有关,罐内温度于蒸汽流速(动能,充装快慢)有关

 

发表于 2021-1-22 10:11:51

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罐子几乎绝热是不可能的,现实是蒸汽进入罐中后肯定会产生冷凝,温度的话应该到不了那么高吧

 

发表于 2021-1-22 14:40:05

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小朱zl 发表于 2021-1-21 15:44
这个算法忽略了不少东西吧

可以给出您的计算过程和理解以及判断,错了或者偏一点了都无所谓,关键是这个话题很有意义。

 

发表于 2021-1-22 16:31:56

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这个问题我先不说计算过程,业务没有资料我暂时也算不出来,就应用的话,还有没有需要注意的地方?为了控制动能在短时间内转化为内能,而使得容器温度短时间内快速升高,是不是需要缓慢加入,是不是需要节流或者其他措施?@cjzhou2 @qugd @leo_0088 @新锐化工 @huachan2006 @lixinji @阿川 @zhjnavy015 @wamj6566 @wamj6566 @yinping403 @王巍2

 

发表于 2021-1-22 16:37:34

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楼主从他们公司网页摘抄了点狗屁内容,到海川来装那个来了  发表于 2021-1-22 18:05
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本帖最后由 qugd 于 2021-1-22 18:04 编辑

说实在的,我对这种计算不感兴趣,一来原来学习的化工原理和化学热力学就不是太过关,二来是感觉这种计算现在应该有具体的计算软件了。同时就算是要计算,也需要有准确的条件工况等参数,还需要一些辅助的参数。

有些人上来让别人算这算那,感觉不靠谱,求人的不靠谱,给算的结果也觉得不靠谱,因为这是实际应用,不在现场了解具体情况,一通估算,能准到哪儿。另外 ,对标题“这个简单问题难倒了好多人”这种故弄玄虚的态度也是抱有一定偏见的,化工计算都是很具体的,需要现场的确切条件,自己不会算就难倒了好多人,只能说问题有确切,或者说人家凭什么闲得没事给你算这个,你给多少报酬么?

最后,楼主就是那个什么XX公司网页上摘抄了个狗屁内容,弄海川上充数来了,楼主有点吃盐放屁——闲的。

 

发表于 2021-1-22 17:50:07

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赞同你的观点,虽然他这是抄来的,他自己本身就不一定会算,但是借着这个话题展开讨论可以发现一些问题或者有意义的话题。  详情 回复 发表于 2021-1-23 19:57
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ybcityVIP会员 VIP会员 | 显示全部楼层       最后访问IP四川省
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qugd 发表于 2021-1-22 17:50
说实在的,我对这种计算不感兴趣,一来原来学习的化工原理和化学热力学就不是太过关,二来是感觉这种计算现 ...

赞同你的观点,虽然他这是抄来的,他自己本身就不一定会算,但是借着这个话题展开讨论可以发现一些问题或者有意义的话题。

 

发表于 2021-1-23 19:57:19

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alex4587VIP会员 永久VIP | 显示全部楼层       最后访问IP辽宁省
头衔:  TA暂未设置   【终身海友号:AH8101676】 
又想了一下,楼主解题过程中迷惑人的地方在于,认为蒸汽进入罐子接受的排送功PV,原封不动的转换成了内能,造成温度大幅上升,这里把处理稳态流动的做法用在一个非稳态过程,实际上罐子里的蒸汽是一点点增加的,温度压力也是一点点上升,设想最先进入罐子的一份蒸汽是一个等焓膨胀过程压力温度降低充满整个容积,第二份蒸汽等焓膨胀到一个稍高于前面的压力后,要做体积功压缩第一份气体,它获得的排送功Pv和给出的体积功理想情况应该收支相抵,。。。,最终温度大体不变(足够理想的话),而实际温度略有上升猜测应该是这样,最初罐子里不是真空,原有的气体被绝热压缩温度上升,加之充瓶的高压气体温度不高,热平衡后温度上升。。。

 

发表于 2021-1-25 09:51:33

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